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JP7380841B2 - secondary battery - Google Patents
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JP7380841B2 JP2022509243A JP2022509243A JP7380841B2 JP 7380841 B2 JP7380841 B2 JP 7380841B2 JP 2022509243 A JP2022509243 A JP 2022509243A JP 2022509243 A JP2022509243 A JP 2022509243A JP 7380841 B2 JP7380841 B2 JP 7380841B2
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Description

本技術は、二次電池に関する。 The present technology relates to a secondary battery.

携帯電話機などの多様な電子機器が普及しているため、小型かつ軽量であると共に高エネルギー密度が得られる電源として、二次電池の開発が進められている。この二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えており、その二次電池の構成に関しては、様々な検討がなされている。 BACKGROUND OF THE INVENTION As various electronic devices such as mobile phones have become widespread, secondary batteries are being developed as a power source that is small and lightweight and provides high energy density. This secondary battery includes an electrolyte as well as a positive electrode and a negative electrode, and various studies have been made regarding the configuration of the secondary battery.

具体的には、サイクル特性などを改善するために、フッ素化環状炭酸エステル(ハロゲン原子を有する環状カーボネート)および不飽和環状炭酸エステル(不飽和結合を有する環状カーボネート)が添加剤として電解液に含有されている(例えば、特許文献1参照。)。この他、電解液に対する添加剤として、硫黄含有環状化合物(1,3-プロパンスルトンなど)およびジニトリル化合物(NC-R-CNで表される化合物)も用いられている(例えば、特許文献2,3参照。)。これらの場合には、各添加剤の含有量が規定されていると共に、それらの含有量の総和も規定されている(例えば、特許文献4~6参照。)。 Specifically, in order to improve cycle characteristics, fluorinated cyclic carbonates (cyclic carbonates with halogen atoms) and unsaturated cyclic carbonates (cyclic carbonates with unsaturated bonds) are included in the electrolyte as additives. (For example, see Patent Document 1.) In addition, sulfur-containing cyclic compounds (such as 1,3-propane sultone) and dinitrile compounds (compounds represented by NC-R-CN) are also used as additives for the electrolyte (for example, Patent Document 2, (See 3). In these cases, the content of each additive is specified, and the total sum of these contents is also specified (see, for example, Patent Documents 4 to 6).

特開2016-143449号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-143449 特開2016-048624号公報JP2016-048624A 特開2013-065540号公報JP2013-065540A 特開2011-192632号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-192632 特開2006-012806号公報JP2006-012806A 特開2004-342585号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-342585

二次電池の性能に関する様々な検討がなされているが、その二次電池の電気抵抗特性は未だ十分でないため、改善の余地がある。 Although various studies have been made regarding the performance of secondary batteries, the electrical resistance characteristics of the secondary batteries are still insufficient, so there is room for improvement.

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた電気抵抗特性を得ることが可能な二次電池を提供することにある。 The present technology has been developed in view of such problems, and its purpose is to provide a secondary battery that can obtain excellent electrical resistance characteristics.

本技術の一実施形態の二次電池は、正極と、有機物を含む被膜が負極活物質層の表面に形成された負極と、硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物を含む電解液とを備えたものである。 A secondary battery according to an embodiment of the present technology includes a positive electrode, a negative electrode in which a film containing an organic substance is formed on the surface of a negative electrode active material layer, a sulfur-containing cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, an unsaturated cyclic carbonate, It is equipped with an electrolytic solution containing a multi-nitrile chain compound.

ガスクロマトグラフィー-質量分析法(Gas chromatography-mass spectrometry(GC/MS))を用いて電解液を質量分析すると、電解液中における硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物のそれぞれの含有量は、多ニトリル鎖状化合物の含有量>フッ素化環状炭酸エステルの含有量>硫黄含有環状化合物の含有量>不飽和環状炭酸エステルの含有量という関係を満たすと共に、その硫黄含有環状化合物の含有量とフッ素化環状炭酸エステルの含有量と不飽和環状炭酸エステルの含有量と多ニトリル鎖状化合物の含有量との総和は、5.0重量%以上11.0重量%以下である。 Mass spectrometry of the electrolyte using gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) reveals that sulfur-containing cyclic compounds, fluorinated cyclic carbonates, unsaturated cyclic carbonates, and The content of each polynitrile chain compound satisfies the following relationship: content of polynitrile chain compound>content of fluorinated cyclic carbonate>content of sulfur-containing cyclic compound>content of unsaturated cyclic carbonate In addition, the total of the content of the sulfur-containing cyclic compound, the content of the fluorinated cyclic carbonate, the content of the unsaturated cyclic carbonate, and the content of the polynitrile chain compound is 5.0% by weight or more11. It is 0% by weight or less.

X線光電子分光法(X-ray photoelectron spectroscopy(XPS))を用いて表面から20nmの深さまでの範囲において被膜を元素分析すると、炭素の元素濃度は80原子%以上94原子%以下である。 Elemental analysis of the film in a range from the surface to a depth of 20 nm using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) reveals that the elemental concentration of carbon is 80 atomic % or more and 94 atomic % or less.

上記した「有機物を含む被膜が負極活物質層の表面に形成された負極」とは、二次電池が組み立て後において既に1サイクル以上充放電されていること、すなわち組み立て後の二次電池に対して後述する安定化処理が既に施されていることを意味している。この安定化処理は、有機物を含む被膜を負極活物質層の表面に形成するための充放電処理である。なお、安定化処理の詳細に関しては、後述する。 The above-mentioned "negative electrode in which a film containing an organic substance is formed on the surface of the negative electrode active material layer" means that the secondary battery has already been charged and discharged for one or more cycles after assembly, that is, for the secondary battery after assembly. This means that the stabilization process described later has already been applied. This stabilization treatment is a charge/discharge treatment for forming a film containing an organic substance on the surface of the negative electrode active material layer. Note that details of the stabilization process will be described later.

「硫黄含有環状化合物」とは、1個または2個以上の硫黄を構成元素として含む環状の化合物の総称である。「フッ素化環状炭酸エステル」とは、1個または2個以上のフッ素を構成元素として含む環状炭酸エステルの総称である。「不飽和環状炭酸エステル」とは、1個または2個以上の不飽和結合(炭素間二重結合)を含む環状炭酸エステルの総称である。「多ニトリル鎖状化合物」とは、2個以上のシアノ基を含む鎖状化合物の総称である。なお、硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物のそれぞれの詳細に関しては、後述する。 "Sulfur-containing cyclic compound" is a general term for cyclic compounds containing one or more sulfur as a constituent element. "Fluorinated cyclic carbonate ester" is a general term for cyclic carbonate esters containing one or more fluorine as a constituent element. "Unsaturated cyclic carbonate ester" is a general term for cyclic carbonate esters containing one or more unsaturated bonds (carbon-carbon double bonds). "Multi-nitrile chain compound" is a general term for chain compounds containing two or more cyano groups. The details of each of the sulfur-containing cyclic compound, fluorinated cyclic carbonate, unsaturated cyclic carbonate, and multinitrile chain compound will be described later.

本技術の一実施形態の二次電池によれば、電解液が硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物を含んでおり、有機物を含む被膜が負極活物質層の表面に形成されていると共に、GC/MSを用いた電解液の質量分析およびXPSを用いた被膜の元素分析に関する一連の条件が満たされているので、優れた電気抵抗特性を得ることができる。 According to the secondary battery of one embodiment of the present technology, the electrolyte contains a sulfur-containing cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, an unsaturated cyclic carbonate, and a polynitrile chain compound, and the film containing an organic substance is a negative electrode. Since it is formed on the surface of the active material layer and satisfies a series of conditions regarding mass spectrometry of the electrolyte using GC/MS and elemental analysis of the film using XPS, excellent electrical resistance properties are obtained. be able to.

なお、本技術の効果は、必ずしもここで説明された効果に限定されるわけではなく、後述する本技術に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。 Note that the effects of the present technology are not necessarily limited to the effects described here, and may be any of a series of effects related to the present technology described later.

本技術の一実施形態における二次電池の構成を表す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a secondary battery in an embodiment of the present technology. 図1に示した電池素子の構成を表す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the battery element shown in FIG. 1. FIG. 二次電池の適用例の構成を表すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an application example of a secondary battery.

以下、本技術の一実施形態に関して、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。

1.二次電池
1-1.構成
1-2.物性
1-3.動作
1-4.製造方法
1-5.作用および効果
2.変形例
3.二次電池の用途
Hereinafter, one embodiment of the present technology will be described in detail with reference to the drawings. The order of explanation is as follows.

1. Secondary battery 1-1. Configuration 1-2. Physical properties 1-3. Operation 1-4. Manufacturing method 1-5. Action and effect 2. Modification example 3. Applications of secondary batteries

<1.二次電池>
まず、本技術の一実施形態の二次電池に関して説明する。
<1. Secondary battery>
First, a secondary battery according to an embodiment of the present technology will be described.

ここで説明する二次電池は、電極反応物質の吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池であり、正極および負極と共に、液状の電解質である電解液を備えている。この二次電池では、充電途中において負極の表面に電極反応物質が析出することを防止するために、その負極の充電容量は、正極の放電容量よりも大きくなっている。すなわち、負極の単位面積当たりの電気化学容量は、正極の単位面積当たりの電気化学容量よりも大きくなるように設定されている。 The secondary battery described here is a secondary battery whose battery capacity is obtained by utilizing intercalation and desorption of electrode reactants, and includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution that is a liquid electrolyte. In this secondary battery, the charging capacity of the negative electrode is larger than the discharge capacity of the positive electrode in order to prevent electrode reactants from depositing on the surface of the negative electrode during charging. That is, the electrochemical capacity per unit area of the negative electrode is set to be larger than the electrochemical capacity per unit area of the positive electrode.

電極反応物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、アルカリ金属およびアルカリ土類金属などの軽金属である。アルカリ金属の具体例は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどであると共に、アルカリ土類金属の具体例は、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどである。 The type of electrode reactant is not particularly limited, but specifically light metals such as alkali metals and alkaline earth metals. Specific examples of alkali metals include lithium, sodium, and potassium, and specific examples of alkaline earth metals include beryllium, magnesium, and calcium.

以下では、電極反応物質がリチウムである場合を例に挙げる。リチウムの吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池では、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。 In the following, a case where the electrode reactant is lithium will be exemplified. A secondary battery whose battery capacity is obtained by utilizing intercalation and desorption of lithium is a so-called lithium ion secondary battery. In this lithium ion secondary battery, lithium is intercalated and released in an ionic state.

<1-1.構成>
図1は、二次電池の斜視構成を表していると共に、図2は、図1に示した電池素子10の断面構成を表している。ただし、図1では、電池素子10と外装フィルム20とが互いに分離された状態を示していると共に、図2では、電池素子10の一部だけを示している。
<1-1. Configuration>
FIG. 1 shows a perspective configuration of a secondary battery, and FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of the battery element 10 shown in FIG. 1. However, in FIG. 1, the battery element 10 and the exterior film 20 are shown separated from each other, and in FIG. 2, only a part of the battery element 10 is shown.

この二次電池は、図1に示したように、電池素子10と、外装フィルム20と、正極リード14と、負極リード15とを備えている。ここで説明する二次電池は、電池素子10を収納するための外装部材として、可撓性(または柔軟性)を有する外装部材(外装フィルム20)を用いたラミネートフィルム型の二次電池である。 As shown in FIG. 1, this secondary battery includes a battery element 10, an exterior film 20, a positive electrode lead 14, and a negative electrode lead 15. The secondary battery described here is a laminate film type secondary battery that uses a flexible (or pliable) exterior member (exterior film 20) as an exterior member for housing the battery element 10. .

[外装フィルム]
外装フィルム20は、図1に示したように、1枚のフィルム状の部材であり、矢印R(一点鎖線)の方向に折り畳み可能である。この外装フィルム20は、上記したように、電池素子10を収納しているため、後述する正極11および負極12と共に電解液を収納している。なお、外装フィルム20には、電池素子10を収容するための窪み部20U(いわゆる深絞り部)が設けられている。
[Exterior film]
As shown in FIG. 1, the exterior film 20 is a single film-like member, and is foldable in the direction of arrow R (dotted chain line). As described above, since this exterior film 20 houses the battery element 10, it also houses an electrolyte together with the positive electrode 11 and the negative electrode 12, which will be described later. Note that the exterior film 20 is provided with a recessed portion 20U (so-called deep drawing portion) for accommodating the battery element 10.

具体的には、外装フィルム20は、融着層、金属層および表面保護層が内側からこの順に積層された3層のラミネートフィルムであり、その外装フィルム20が折り畳まれた状態では、互いに対向する融着層のうちの外周縁部同士が互いに融着されている。融着層は、ポリプロピレンなどの高分子化合物を含んでいる。金属層は、アルミニウムなどの金属材料を含んでいる。表面保護層は、ナイロンなどの高分子化合物を含んでいる。 Specifically, the exterior film 20 is a three-layer laminate film in which a fusing layer, a metal layer, and a surface protection layer are laminated in this order from the inside, and when the exterior film 20 is folded, they face each other. The outer peripheral edges of the fusion layers are fused to each other. The adhesive layer contains a polymer compound such as polypropylene. The metal layer contains a metal material such as aluminum. The surface protective layer contains a polymer compound such as nylon.

ただし、外装フィルム20の構成(層数)は、特に、限定されないため、1層または2層でもよいし、4層以上でもよい。 However, the structure (number of layers) of the exterior film 20 is not particularly limited, and may be one or two layers, or four or more layers.

外装フィルム20と正極リード14との間には、密着フィルム21が挿入されていると共に、外装フィルム20と負極リード15との間には、密着フィルム22が挿入されている。密着フィルム21,22のそれぞれは、外装フィルム20の内部に外気が侵入することを防止する部材であり、正極リード14および負極リード15のそれぞれに対して密着性を有するポリオレフィンなどの高分子化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。このポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンおよび変性ポリプロピレンなどである。ただし、密着フィルム21,22のうちの一方または双方は、省略されてもよい。 An adhesive film 21 is inserted between the exterior film 20 and the positive electrode lead 14, and an adhesive film 22 is inserted between the exterior film 20 and the negative electrode lead 15. Each of the adhesive films 21 and 22 is a member that prevents outside air from entering into the interior of the exterior film 20, and is made of a polymer compound such as polyolefin that has adhesiveness to each of the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15. Contains one or more of these types. The polyolefins include polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, and modified polypropylene. However, one or both of the adhesive films 21 and 22 may be omitted.

[電池素子]
電池素子10は、図1および図2に示したように、外装フィルム20の内部に収納されており、正極11、負極12、セパレータ13および電解液(図示せず)を含んでいる。
[Battery element]
As shown in FIGS. 1 and 2, the battery element 10 is housed inside an exterior film 20, and includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, a separator 13, and an electrolyte (not shown).

この電池素子10は、正極11および負極12がセパレータ13を介して互いに積層されると共に、その正極11、負極12およびセパレータ13が巻回軸(Y軸方向に延在する仮想軸)を中心として巻回された構造体(巻回電極体)である。これにより、正極11および負極12は、セパレータ13を介して互いに対向している。 In this battery element 10, a positive electrode 11 and a negative electrode 12 are stacked on each other with a separator 13 in between, and the positive electrode 11, negative electrode 12, and separator 13 are arranged around a winding axis (a virtual axis extending in the Y-axis direction). It is a wound structure (wound electrode body). Thereby, the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are opposed to each other with the separator 13 in between.

ここでは、電池素子10の立体的形状は、扁平形状である。すなわち、巻回軸と交差する電池素子10の断面(XZ面に沿った断面)の形状は、長軸および短軸により規定される扁平形状であり、より具体的には、扁平な略楕円形である。この長軸は、X軸方向に延在すると共に相対的に大きい長さを有する仮想軸であると共に、短軸は、X軸方向と交差するZ軸方向に延在すると共に相対的に小さい長さを有する仮想軸である。 Here, the three-dimensional shape of the battery element 10 is a flat shape. That is, the shape of the cross section of the battery element 10 that intersects the winding axis (the cross section along the It is. The long axis is a virtual axis that extends in the X-axis direction and has a relatively large length, and the short axis extends in the Z-axis direction that intersects the X-axis direction and has a relatively small length. It is a virtual axis with a

(正極)
正極11は、図2に示したように、一対の面を有する正極集電体11Aと、その正極集電体11Aの両面に配置された2個の正極活物質層11Bとを含んでいる。ただし、正極活物質層11Bは、正極集電体11Aの片面だけに配置されていてもよい。
(positive electrode)
As shown in FIG. 2, the positive electrode 11 includes a positive electrode current collector 11A having a pair of surfaces, and two positive electrode active material layers 11B disposed on both sides of the positive electrode current collector 11A. However, the positive electrode active material layer 11B may be arranged only on one side of the positive electrode current collector 11A.

正極集電体11Aは、金属材料などの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、その金属材料は、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどである。 The positive electrode current collector 11A includes one or more types of conductive materials such as metal materials, and the metal materials include aluminum, nickel, stainless steel, and the like.

正極活物質層11Bは、リチウムを吸蔵放出可能である正極活物質のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、さらに、正極結着剤および正極導電剤などを含んでいてもよい。 The positive electrode active material layer 11B includes one or more types of positive electrode active materials capable of intercalating and deintercalating lithium, and may further include a positive electrode binder, a positive electrode conductive agent, and the like. .

正極活物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、リチウム遷移金属化合物などのリチウム含有化合物である。このリチウム遷移金属化合物は、リチウムと共に1種類または2種類以上の遷移金属元素を構成元素として含む化合物であり、さらに、1種類または2種類以上の他元素を含んでいてもよい。他元素の種類は、特に限定されないが、具体的には、長周期型周期表中の2族~15族に属する元素(ただし、遷移金属元素を除く。)である。リチウム遷移金属化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、酸化物、リン酸化合物、ケイ酸化合物およびホウ酸化合物などである。 The type of positive electrode active material is not particularly limited, but specifically, it is a lithium-containing compound such as a lithium transition metal compound. This lithium transition metal compound is a compound containing lithium and one or more types of transition metal elements as constituent elements, and may further contain one or more types of other elements. The types of other elements are not particularly limited, but specifically, they are elements belonging to Groups 2 to 15 of the long period periodic table (excluding transition metal elements). The type of lithium transition metal compound is not particularly limited, but specific examples include oxides, phosphoric acid compounds, silicate compounds, and boric acid compounds.

酸化物の具体例は、LiNiO2 、LiCoO2 、LiCo0.98Al0.01Mg0.012 、LiNi0.5 Co0.2 Mn0.3 2 、LiNi0.8 Co0.15Al0.052 、LiNi0.33Co0.33Mn0.332 、Li1.2 Mn0.52Co0.175 Ni0.1 2 、Li1.15(Mn0.65Ni0.22Co0.13)O2 およびLiMn2 4 などである。リン酸化合物の具体例は、LiFePO4 、LiMnPO4 、LiFe0.5 Mn0.5 PO4 およびLiFe0.3 Mn0.7 PO4 などである。Specific examples of oxides include LiNiO 2 , LiCoO 2 , LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.3 3 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , Li 1.2 Mn 0.52 Co 0.175 Ni 0.1 O 2 , Li 1.15 (Mn 0.65 Ni 0.22 Co 0.13 )O 2 and LiMn 2 O 4 . Specific examples of phosphoric acid compounds include LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 and LiFe 0.3 Mn 0.7 PO 4 .

正極結着剤は、合成ゴムおよび高分子化合物などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。合成ゴムは、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムおよびエチレンプロピレンジエンなどである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミドお
よびカルボキシメチルセルロースなどである。
The positive electrode binder contains one or more of synthetic rubber, polymer compounds, and the like. Synthetic rubbers include styrene-butadiene rubber, fluorine-based rubber, and ethylene propylene diene. High molecular compounds include polyvinylidene fluoride, polyimide, and carboxymethylcellulose.

正極導電剤は、炭素材料などの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、その炭素材料は、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどである。ただし、導電性材料は、金属材料および高分子化合物などでもよい。 The positive electrode conductive agent contains one or more types of conductive materials such as carbon materials, and the carbon materials include graphite, carbon black, acetylene black, and Ketjen black. However, the conductive material may be a metal material, a polymer compound, or the like.

正極活物質層11Bの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。 The method for forming the positive electrode active material layer 11B is not particularly limited, but specifically, it may be one or more of coating methods.

(負極)
負極12は、図2に示したように、一対の面を有する負極集電体12Aと、その負極集電体12Aの両面に配置された2個の負極活物質層12Bおよび2個の被膜12Cとを含んでいる。ただし、負極活物質層12Bおよび被膜12Cは、負極集電体12Aの片面だけに配置されていてもよい。
(Negative electrode)
As shown in FIG. 2, the negative electrode 12 includes a negative electrode current collector 12A having a pair of surfaces, and two negative electrode active material layers 12B and two coatings 12C disposed on both sides of the negative electrode current collector 12A. Contains. However, the negative electrode active material layer 12B and the coating 12C may be arranged only on one side of the negative electrode current collector 12A.

負極集電体12Aは、金属材料などの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、その金属材料は、銅、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどである。 The negative electrode current collector 12A includes one or more types of conductive materials such as metal materials, and the metal materials include copper, aluminum, nickel, stainless steel, and the like.

負極活物質層12Bは、リチウムを吸蔵放出可能である負極活物質のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、さらに、負極結着剤および負極導電剤などを含んでいてもよい。負極結着剤に関する詳細は、正極結着剤に関する詳細と同様であると共に、負極導電剤に関する詳細は、正極導電剤に関する詳細と同様である。 The negative electrode active material layer 12B contains one or more types of negative electrode active materials capable of intercalating and deintercalating lithium, and may further contain a negative electrode binder, a negative electrode conductive agent, and the like. . The details regarding the negative electrode binder are the same as the details regarding the positive electrode binder, and the details regarding the negative electrode conductive agent are the same as the details regarding the positive electrode conductive agent.

負極活物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、炭素材料および金属系材料などである。炭素材料は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛などであり、その黒鉛は、天然黒鉛および人造黒鉛などである。金属系材料は、リチウムと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか1種類または2種類以上を構成元素として含む材料であり、その金属元素および半金属元素は、ケイ素およびスズなどである。ただし、金属系材料は、単体でもよいし、合金でもよいし、化合物でもよいし、それらの2種類以上の混合物でもよい、それらの2種類以上の相を含む材料でもよい。 The type of negative electrode active material is not particularly limited, but specifically includes carbon materials, metal materials, and the like. Carbon materials include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, and graphite, and examples of the graphite include natural graphite and artificial graphite. A metal-based material is a material that contains as a constituent element one or more of metal elements and metalloid elements that can form an alloy with lithium, and the metal elements and metalloid elements include silicon and metalloid elements. such as tin. However, the metallic material may be a single substance, an alloy, a compound, a mixture of two or more thereof, or a material containing phases of two or more thereof.

金属系材料の具体例は、SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Ni2 Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi2 、NiSi2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5 Si、FeSi2 、MnSi2 、NbSi2 、TaSi2 、VSi2 、WSi2 、ZnSi2 、SiC、Si3 4 、Si2 2 O、SiOv (0<v≦2)、LiSiO、SnOw (0<w≦2)、SnSiO3 、LiSnOおよびMg2 Snなどである。ただし、SiOv のvは、0.2<v<1.4を満たしていてもよい。Specific examples of metallic materials include SiB4 , SiB6 , Mg2Si , Ni2Si, TiSi2 , MoSi2 , CoSi2 , NiSi2 , CaSi2 , CrSi2 , Cu5Si , FeSi2 , MnSi2 , NbSi 2 , TaSi 2 , VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiO v (0<v≦2), LiSiO, SnO w (0<w≦2), These include SnSiO 3 , LiSnO and Mg 2 Sn. However, v of SiO v may satisfy 0.2<v<1.4.

負極活物質層12Bの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法、気相法、液相法、溶射法および焼成法(焼結法)などのうちのいずれか1種類または2種類以上である。 The method of forming the negative electrode active material layer 12B is not particularly limited, but specifically, any one of a coating method, a gas phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method, a baking method (sintering method), or the like. There are two or more types.

被膜12Cは、負極活物質層12Bの表面に形成されているため、その負極活物質層12Bの表面を被覆している。ただし、被膜12Cは、負極活物質層12Bの表面のうちの全部を被覆していてもよいし、負極活物質層12Bの表面のうちの一部だけを被覆していてもよい。後者の場合には、互いに離隔された複数の場所において複数の被膜12Cが負極活物質層12Bの表面を被覆していてもよい。 Since the coating 12C is formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B, it covers the surface of the negative electrode active material layer 12B. However, the coating 12C may cover the entire surface of the negative electrode active material layer 12B, or may cover only a part of the surface of the negative electrode active material layer 12B. In the latter case, a plurality of coatings 12C may cover the surface of the negative electrode active material layer 12B at a plurality of locations separated from each other.

この被膜12Cは、後述するように、二次電池の組み立て後、その二次電池が1サイクル以上充放電されることにより形成された膜である。このため、組み立て後において1サイクル以上充放電された二次電池の負極12では、負極活物質層12Bの表面に被膜12Cが形成されている。 As described later, this film 12C is a film formed by charging and discharging the secondary battery for one or more cycles after the secondary battery is assembled. Therefore, in the negative electrode 12 of the secondary battery that has been charged and discharged for one or more cycles after assembly, a coating 12C is formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B.

詳細には、「被膜12Cが負極活物質層12Bの表面に形成された負極12」とは、上記したように、二次電池が組み立て後において既に1サイクル以上充放電されていること、すなわち組み立て後の二次電池に対して後述する安定化処理が既に施されていることを意味している。この安定化処理は、有機物を含む被膜12Cを負極活物質層12Bの表面に形成するための充放電処理である。なお、組み立て後の二次電池が1サイクル以上充放電されていれば、環境温度、充放電回数(サイクル数)、充電条件および放電条件などの各種条件は、特に限定されないため、任意に設定可能である。 Specifically, "the negative electrode 12 in which the coating 12C is formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B" means that the secondary battery has already been charged and discharged for one or more cycles after assembly, as described above. This means that the stabilization treatment described later has already been applied to the secondary battery. This stabilization treatment is a charge/discharge treatment for forming a film 12C containing an organic substance on the surface of the negative electrode active material layer 12B. In addition, as long as the secondary battery after assembly has been charged and discharged for one or more cycles, various conditions such as environmental temperature, number of charging and discharging (number of cycles), charging conditions, and discharging conditions are not particularly limited and can be set arbitrarily. It is.

ここで説明する被膜12Cは、主に、充放電時において形成された分解物および反応物などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含む堆積膜であり、その分解物および反応物などは、後述する電解液中に含まれている炭素含有成分のうちのいずれか1種類または2種類以上が分解および反応することにより形成された物質である。この「炭素含有成分」とは、炭素を構成元素として含んでいる電解液の含有成分(化合物)の総称である。このため、被膜12Cは、有機物を含んでおり、すなわち炭素を構成元素として含んでいる。 The film 12C described here is a deposited film that mainly contains one or more types of decomposed products and reactants formed during charging and discharging, and the decomposed products and reactants are , a substance formed by decomposition and reaction of one or more of the carbon-containing components contained in the electrolytic solution described below. This "carbon-containing component" is a general term for components (compounds) contained in an electrolytic solution containing carbon as a constituent element. Therefore, the coating 12C contains an organic substance, that is, contains carbon as a constituent element.

なお、充放電時には、被膜12Cを形成するために、炭素含有成分同士が互いに反応してもよいし、炭素含有成分が非炭素含有成分と反応してもよいし、双方でもよい。この「非炭素含有成分」とは、炭素を構成元素として含んでいない電解液の含有成分(化合物)の総称である。 Note that during charging and discharging, in order to form the coating 12C, the carbon-containing components may react with each other, the carbon-containing component may react with the non-carbon-containing component, or both may react. This "non-carbon-containing component" is a general term for components (compounds) contained in the electrolytic solution that do not contain carbon as a constituent element.

有機物を含む被膜12Cが負極活物質層12Bの表面に形成されているかどうかを確認するためには、X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS))を用いて負極12の表面(被膜12C)を元素分析する。この元素分析では、被膜12Cの表面から深さ方向(すなわち厚さ方向)に向かって20nmの深さまでの部分を分析範囲とする。このため、被膜12Cの厚さは、20nmよりも大きいことが好ましく、より具体的には、20nm~80nmである。充放電時においてリチウムの吸蔵放出が被膜12Cにより阻害されずに、その被膜12Cにより負極活物質層12Bの表面が電気化学的に保護されるからである。 In order to confirm whether the film 12C containing organic matter is formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is used to determine whether the surface of the negative electrode 12 (film 12C) is formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B. 12C) is subjected to elemental analysis. In this elemental analysis, the analysis range is a portion from the surface of the coating 12C to a depth of 20 nm in the depth direction (that is, the thickness direction). For this reason, the thickness of the coating 12C is preferably greater than 20 nm, more specifically from 20 nm to 80 nm. This is because the surface of the negative electrode active material layer 12B is electrochemically protected by the coating 12C without intercalation and release of lithium being inhibited by the coating 12C during charging and discharging.

このXPSを用いた元素分析の結果、炭素が検出された場合には、負極活物質層12Bの表面に被膜12Cが形成されており、すなわち組み立て後において既に二次電池が1サイクル以上充放電されていることになる。一方、XPSを用いた元素分析の結果、炭素が検出されなかった場合には、負極活物質層12Bの表面に被膜12Cが形成されておらず、すなわち組み立て後において未だ二次電池が充放電されていないことになる As a result of this elemental analysis using XPS, if carbon is detected, it means that the coating 12C is formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B, that is, the secondary battery has already been charged and discharged for one or more cycles after assembly. This means that On the other hand, if carbon is not detected as a result of elemental analysis using XPS, it means that the coating 12C is not formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B, that is, the secondary battery is not yet charged or discharged after assembly. It means that it is not

なお、被膜12Cが形成されているかどうかを確認するために市販の二次電池を用いる場合には、その被膜12Cが既に形成されていると考えられる。市販の二次電池をユーザが使用する際に、初めから二次電池が安定に動作できるようにするために、その市販の二次電池では、市場に出荷される前の段階(製造段階)において被膜12Cをあらかじめ形成しておくために1サイクル以上の充放電処理が既に行われていることは一般的だからである。 Note that when a commercially available secondary battery is used to check whether the coating 12C has been formed, it is considered that the coating 12C has already been formed. When a user uses a commercially available secondary battery, in order to ensure that the secondary battery can operate stably from the beginning, the commercially available secondary battery is manufactured at a stage (manufacturing stage) before being shipped to the market. This is because it is common that one or more cycles of charging and discharging treatment have already been performed in order to form the coating 12C in advance.

(セパレータ)
セパレータ13は、図2に示したように、正極11と負極12との間に介在している絶縁性の多孔質膜であり、その正極11と負極12との接触を防止しながらリチウムイオンを通過させる。このセパレータ13は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどの高分子化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
(Separator)
As shown in FIG. 2, the separator 13 is an insulating porous film interposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12, and prevents contact between the positive electrode 11 and negative electrode 12 while allowing lithium ions to flow through the separator 13. Let it pass. This separator 13 contains one or more of polymer compounds such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, and polyethylene.

(電解液)
電解液は、溶媒と、電解質塩と、添加剤とを含んでいる。この電解液は、正極11、負極12およびセパレータ13のそれぞれに含浸されている。
(electrolyte)
The electrolytic solution contains a solvent, an electrolyte salt, and an additive. This electrolytic solution is impregnated into each of the positive electrode 11, negative electrode 12, and separator 13.

(溶媒)
溶媒は、非水溶媒(有機溶剤)のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでおり、その非水溶媒を含んでいる電解液は、いわゆる非水電解液である。この非水溶媒は、エステル類およびエーテル類などであり、より具体的には、炭酸エステル系化合物、カルボン酸エステル系化合物およびラクトン系化合物などである。
(solvent)
The solvent contains one or more types of non-aqueous solvents (organic solvents), and the electrolytic solution containing the non-aqueous solvent is a so-called non-aqueous electrolytic solution. This nonaqueous solvent includes esters and ethers, and more specifically includes carbonate ester compounds, carboxylic ester compounds, and lactone compounds.

炭酸エステル系化合物は、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルなどである。環状炭酸エステルの具体例は、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンなどであると共に、鎖状炭酸エステルの具体例は、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸メチルエチルなどである。カルボン酸エステル系化合物は、鎖状カルボン酸エステルなどである。鎖状カルボン酸エステルの具体例は、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピルおよびトリメチル酢酸エチルなどである。ラクトン系化合物は、ラクトンなどである。ラクトンの具体例は、γ-ブチロラクトンおよびγ-バレロラクトンなどである。ただし、エーテル類は、上記したラクトン系化合物の他、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソランおよび1,4-ジオキサンなどでもよい。 Carbonic ester compounds include cyclic carbonic esters and chain carbonic esters. Specific examples of cyclic carbonate esters include ethylene carbonate and propylene carbonate, and specific examples of chain carbonate esters include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methylethyl carbonate. The carboxylic acid ester compound is a chain carboxylic acid ester. Specific examples of chain carboxylic acid esters include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, and trimethylethyl acetate. Lactone compounds include lactones. Specific examples of lactones include γ-butyrolactone and γ-valerolactone. However, the ethers may be 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, etc. in addition to the above-mentioned lactone compounds.

また、非水溶媒は、ハロゲン化炭酸エステル、リン酸エステル、酸無水物、モノニトリル化合物およびイソシアネート化合物などである。電解液の化学的安定性が向上するからである。ただし、後述するフッ素化環状炭酸エステルは、ここで説明するハロゲン化炭酸エステルから除かれると共に、後述する硫黄含有環状化合物は、ここで説明する酸無水物から除かれる。 Further, the non-aqueous solvent includes halogenated carbonate esters, phosphate esters, acid anhydrides, mononitrile compounds, isocyanate compounds, and the like. This is because the chemical stability of the electrolyte is improved. However, the fluorinated cyclic carbonate esters described below are excluded from the halogenated carbonate esters described here, and the sulfur-containing cyclic compounds described below are excluded from the acid anhydrides described here.

ハロゲン化炭酸エステルは、フッ素化鎖状炭酸エステルなどである。フッ素化鎖状炭酸エステルの具体例は、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス(フルオロメチル)および炭酸ジフルオロメチルメチルなどである。リン酸エステルの具体例は、リン酸トリメチルおよびリン酸トリエチルなどである。酸無水物は、環状ジカルボン酸無水物などである。環状ジカルボン酸無水物の具体例は、無水コハク酸、無水グルタル酸および無水マレイン酸などである。モノニトリル化合物の具体例は、アセトニトリルおよびアクリロニトリルなどである。イソシアネート化合物の具体例は、ヘキサメチレンジイソシアネートなどである。 The halogenated carbonate esters include fluorinated chain carbonate esters. Specific examples of fluorinated chain carbonate esters include fluoromethylmethyl carbonate, bis(fluoromethyl) carbonate, and difluoromethylmethyl carbonate. Specific examples of phosphoric acid esters include trimethyl phosphate and triethyl phosphate. Acid anhydrides include cyclic dicarboxylic acid anhydrides. Specific examples of cyclic dicarboxylic anhydrides include succinic anhydride, glutaric anhydride, and maleic anhydride. Specific examples of mononitrile compounds include acetonitrile and acrylonitrile. A specific example of the isocyanate compound is hexamethylene diisocyanate.

中でも、溶媒は、鎖状カルボン酸エステルを含んでいることが好ましい。充放電反応を利用して被膜12Cが安定に形成されやすくなるからである。溶媒中における鎖状カルボン酸エステルの含有量は、特に限定されないが、中でも、10重量%~50重量%であることが好ましい。被膜12Cが十分に安定に形成されやすくなるからである。 Among these, it is preferable that the solvent contains a chain carboxylic acid ester. This is because the coating 12C is more likely to be stably formed using charge/discharge reactions. The content of the chain carboxylic acid ester in the solvent is not particularly limited, but is preferably 10% to 50% by weight. This is because the coating 12C is easily formed in a sufficiently stable manner.

(電解質塩)
電解質塩は、リチウム塩などの軽金属塩のうちのいずれか1種類または2種類以上である。ただし、後述する蓚酸金属塩は、ここで説明する電解質塩(リチウム塩)から除かれる。
(electrolyte salt)
The electrolyte salt is one or more types of light metal salts such as lithium salts. However, the oxalate metal salt described later is excluded from the electrolyte salt (lithium salt) described here.

リチウム塩の具体例は、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 )、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム(LiN(FSO2 2 )、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(CF3 SO2 2 )およびリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド(LiC(CF3 SO2 3 )などである。Specific examples of lithium salts include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), and lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiN). (FSO 2 ) 2 ), lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiN(CF 3 SO 2 ) 2 ), and lithium tris(trifluoromethanesulfonyl)methide (LiC(CF 3 SO 2 ) 3 ).

電解質塩の含有量は、特に限定されないが、溶媒に対して0.3mol/kg~3.0mol/kgである。高いイオン伝導性が得られるからである。 The content of the electrolyte salt is not particularly limited, but is 0.3 mol/kg to 3.0 mol/kg relative to the solvent. This is because high ionic conductivity can be obtained.

(添加剤)
添加剤は、被膜12Cの形成に関与する4種類の化合物(硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物)を含んでいる。
(Additive)
The additive contains four types of compounds (sulfur-containing cyclic compound, fluorinated cyclic carbonate, unsaturated cyclic carbonate, and polynitrile chain compound) that participate in the formation of the coating 12C.

(硫黄含有環状化合物)
「硫黄含有環状化合物」とは、上記したように、1個または2個以上の硫黄を構成元素として含む環状化合物の総称である。この硫黄含有環状化合物では、1個または2個以上の側鎖が環に結合されていてもよい。なお、硫黄含有環状化合物の種類は、1種類だけでもよいし、2種類以上でもよい。
(Sulfur-containing cyclic compound)
As mentioned above, "sulfur-containing cyclic compound" is a general term for cyclic compounds containing one or more sulfur as a constituent element. In this sulfur-containing cyclic compound, one or more side chains may be bonded to the ring. In addition, the number of types of sulfur-containing cyclic compounds may be one, or two or more types.

ただし、硫黄含有環状化合物は、環を構成する元素として1個または2個以上の硫黄を含んでいる。このため、側鎖は硫黄を構成元素として含んでいるが環は硫黄を構成元素として含んでいない化合物は、ここで説明する硫黄含有環状化合物から除かれる。なお、環が硫黄を構成元素として含んでいれば、側鎖は硫黄を構成元素として含んでいてもよいし、側鎖は硫黄を構成元素として含んでいなくてもよい。 However, the sulfur-containing cyclic compound contains one or more sulfur as an element constituting the ring. Therefore, compounds whose side chain contains sulfur as a constituent element but whose ring does not contain sulfur as a constituent element are excluded from the sulfur-containing cyclic compounds described herein. Note that as long as the ring contains sulfur as a constituent element, the side chain may contain sulfur as a constituent element, or the side chain does not need to contain sulfur as a constituent element.

硫黄含有環状化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、環状スルホン酸エステル、環状ジスルホン酸無水物および環状カルボン酸スルホン酸無水物などである。環状スルホン酸エステルの具体例は、プロパンスルトン(1,3-プロパンスルトン)およびプロペンスルトン(1-プロペン1,3-スルトン)などである。環状ジスルホン酸無水物の具体例は、環状エタンジスルホン酸無水物および環状プロパンジスルホン酸無水物などである。環状カルボン酸スルホン酸無水物の具体例は、無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸および無水スルホ酪酸などである。 The type of sulfur-containing cyclic compound is not particularly limited, but specific examples include cyclic sulfonic acid esters, cyclic disulfonic acid anhydrides, and cyclic carboxylic acid sulfonic anhydrides. Specific examples of cyclic sulfonic acid esters include propane sultone (1,3-propane sultone) and propene sultone (1-propene 1,3-sultone). Specific examples of the cyclic disulfonic anhydride include cyclic ethanedisulfonic anhydride and cyclic propanedisulfonic anhydride. Specific examples of the cyclic carboxylic acid sulfonic anhydride include sulfobenzoic anhydride, sulfopropionic anhydride, and sulfobutyric anhydride.

(フッ素化環状炭酸エステル)
「フッ素化環状炭酸エステル」とは、上記したように、1個または2個以上のフッ素を構成元素として含む環状炭酸エステルの総称である。すなわち、フッ素化環状炭酸エステルは、環状炭酸エステルのうちの1個または2個以上の水素基がフッ素基により置換された化合物である。なお、フッ素化環状炭酸エステルの種類は、1種類だけでもよいし、2種類以上でもよい。
(Fluorinated cyclic carbonate)
As mentioned above, the "fluorinated cyclic carbonate ester" is a general term for cyclic carbonate esters containing one or more fluorine as a constituent element. That is, the fluorinated cyclic carbonate is a compound in which one or more hydrogen groups in the cyclic carbonate are substituted with a fluorine group. In addition, the number of types of fluorinated cyclic carbonate may be only one type, or two or more types may be used.

フッ素化環状炭酸エステルの具体例は、モノフルオロ炭酸エチレン(4-フルオロ-1,3-ジオキソラン-2-オン)およびジフルオロ炭酸エチレン(4,5-フルオロ-1,3-ジオキソラン-2-オン)などである。 Specific examples of fluorinated cyclic carbonate esters include monofluoroethylene carbonate (4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one) and difluoroethylene carbonate (4,5-fluoro-1,3-dioxolan-2-one). etc.

(不飽和環状炭酸エステル)
「不飽和環状炭酸エステル」とは、上記したように、1個または2個以上の不飽和結合(炭素間二重結合)を含む環状炭酸エステルの総称である。この炭素間二重結合は、環中に含まれていてもよいし、その環に結合された1個または2個以上の側鎖中に含まれていてもよい。なお、不飽和環状炭酸エステルの種類は、1種類だけでもよいし、2種類以上でもよい。
(Unsaturated cyclic carbonate)
As mentioned above, "unsaturated cyclic carbonate ester" is a general term for cyclic carbonate esters containing one or more unsaturated bonds (carbon-carbon double bonds). This carbon-carbon double bond may be contained in the ring or in one or more side chains bonded to the ring. In addition, the number of types of unsaturated cyclic carbonate may be only one type, or two or more types may be used.

不飽和環状炭酸エステルの具体例は、炭酸ビニレン(1,3-ジオキソール-2-オン)、炭酸ビニルエチレン(4-ビニル-1,3-ジオキソラン-2-オン)および炭酸メチレンエチレン(4-メチレン-1,3-ジオキソラン-2-オン)などである。 Specific examples of unsaturated cyclic carbonates include vinylene carbonate (1,3-dioxol-2-one), vinylethylene carbonate (4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one), and methyleneethylene carbonate (4-methylene -1,3-dioxolan-2-one).

(多ニトリル鎖状化合物)
「多ニトリル鎖状化合物」とは、上記したように、2個以上のシアノ基を含む鎖状化合物の総称である。この多ニトリル鎖状化合物は、2個のシアノ基を含んでいてもよいし、3個以上のシアノ基を含んでいてもよい。なお、多ニトリル鎖状化合物の種類は、1種類だけでもよいし、2種類以上でもよい。
(Multi-nitrile chain compound)
As mentioned above, the "multinitrile chain compound" is a general term for chain compounds containing two or more cyano groups. This multinitrile chain compound may contain two cyano groups, or may contain three or more cyano groups. In addition, the number of types of multinitrile chain compounds may be only one type, or two or more types.

多ニトリル鎖状化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、2個のシアノ基を含むジニトリル鎖状化合物および3個のシアノ基を含むトリニトリル鎖状化合物などである。ジニトリル鎖状化合物の具体例は、マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリルおよびセバコニトリルなどである。トリニトリル鎖状化合物の具体例は、1,3,6-ヘキサントリカルボニトリルなどである。 The type of multinitrile chain compound is not particularly limited, but specifically includes a dinitrile chain compound containing two cyano groups and a trinitrile chain compound containing three cyano groups. Specific examples of dinitrile chain compounds include malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and sebaconitrile. A specific example of the trinitrile chain compound is 1,3,6-hexanetricarbonitrile.

ここで、電解液が添加剤として4種類の化合物(硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物)を含んでいるのは、後述する3つの物性条件が満たされることにより、二次電池の電気抵抗が増加しにくくなるからである。なお、二次電池の電気抵抗が増加しにくくなる理由の詳細に関しては、後述する。 Here, the reason why the electrolytic solution contains four types of compounds as additives (sulfur-containing cyclic compound, fluorinated cyclic carbonate, unsaturated cyclic carbonate, and polynitrile chain compound) is due to the three physical property conditions described below. This is because, when the conditions are satisfied, the electrical resistance of the secondary battery is less likely to increase. Note that details of the reason why the electrical resistance of the secondary battery is difficult to increase will be described later.

(添加剤の含有量)
電解液中における硫黄含有環状化合物の含有量は、特に限定されないが、中でも、0.5重量%~1.2重量%であることが好ましい。電解液中におけるフッ素化環状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、中でも、1.2重量%~4.0重量%であることが好ましい。電解液中における不飽和環状炭酸エステルの含有量は、特に限定されないが、中でも、0.1重量%~0.5重量%であることが好ましい。電解液中における多ニトリル鎖状化合物の含有量は、特に限定されないが、中でも、3.0重量%~7.0重量%であることが好ましい。二次電池の電気抵抗が十分に増加しにくくなるからである。
(Additive content)
The content of the sulfur-containing cyclic compound in the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.5% to 1.2% by weight. The content of the fluorinated cyclic carbonate in the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 1.2% by weight to 4.0% by weight. The content of the unsaturated cyclic carbonate in the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.1% to 0.5% by weight. The content of the polynitrile chain compound in the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 3.0% to 7.0% by weight. This is because it becomes difficult for the electrical resistance of the secondary battery to increase sufficiently.

なお、添加剤が2種類以上の硫黄含有環状化合物を含んでいる場合には、上記した硫黄含有環状化合物の含有量は、各硫黄含有環状化合物の含有量の総和である。このように2種類以上の含有量の総和であることは、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物のそれぞれの含有量に関しても同様である。 Note that when the additive contains two or more types of sulfur-containing cyclic compounds, the content of the sulfur-containing cyclic compounds described above is the sum of the contents of each sulfur-containing cyclic compound. This fact that the content is the sum of two or more types of contents also applies to the respective contents of the fluorinated cyclic carbonate, the unsaturated cyclic carbonate, and the polynitrile chain compound.

また、硫黄含有環状化合物の含有量は、後述するように、完成後の二次電池から電解液を回収したのち、ガスクロマトグラフィー-質量分析法(Gas chromatography-mass spectrometry(GC/MS))を用いて電解液を質量分析することにより測定される。このようにGC/MSを用いた電解液の質量分析により含有量が測定されることは、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物のそれぞれの含有量に関しても同様である。 In addition, the content of sulfur-containing cyclic compounds can be determined by collecting the electrolyte from the completed secondary battery and performing gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) as described below. It is measured by mass spectrometry of the electrolyte using The fact that the content is measured by mass spectrometry of the electrolyte using GC/MS is the same for the respective contents of fluorinated cyclic carbonate, unsaturated cyclic carbonate, and polynitrile chain compounds. be.

(環状エーテル化合物)
なお、添加剤は、さらに、環状エーテル化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。二次電池の電気抵抗がより増加しにくくなるからである。この「環状エーテル化合物」とは、酸素を構成元素として含む環状化合物の総称であり、その環状エーテル化合物では、1個または2個以上の側鎖が環に結合されていてもよい。ただし、環状エーテル合物は、環を構成する元素として1個または2個以上の酸素を含んでいる。このため、側鎖は酸素を構成元素として含んでいるが環は酸素を構成元素として含んでいない化合物は、ここで説明する環状エーテル化合物から除かれる。
(Cyclic ether compound)
In addition, the additive may further contain any one type or two or more types of cyclic ether compounds. This is because the electrical resistance of the secondary battery is less likely to increase. This "cyclic ether compound" is a general term for cyclic compounds containing oxygen as a constituent element, and in the cyclic ether compound, one or more side chains may be bonded to the ring. However, the cyclic ether compound contains one or more oxygens as elements constituting the ring. Therefore, compounds whose side chains contain oxygen as a constituent element but whose rings do not contain oxygen as a constituent element are excluded from the cyclic ether compounds described herein.

環状エーテル化合物の具体例は、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、4-メチル-1,3-ジオキソラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキサンおよび1,4-ジオキサンなどである。 Specific examples of the cyclic ether compound include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, tetrahydropyran, 1,3-dioxane and 1,4-dioxane.

電解液中における環状エーテル化合物の含有量は、特に限定されないが、中でも、0.5重量%~1.0重量%であることが好ましい。二次電池の電気抵抗が十分に増加しにくくなるからである。 The content of the cyclic ether compound in the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.5% by weight to 1.0% by weight. This is because it becomes difficult for the electrical resistance of the secondary battery to increase sufficiently.

(蓚酸金属塩)
また、添加剤は、さらに、蓚酸金属塩のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。二次電池の電気抵抗がより増加しにくくなるからである。この「蓚酸金属塩」とは、1個または2個以上の蓚酸基(-O-C(=O)-C(=O)-O-)を含む金属塩の総称であり、その蓚酸金属塩は、金属イオンからなる正のイオン(カチオン)と、1個または2個以上の蓚酸基を含む負のイオン(アニオン)とを含んでいる。
(oxalate metal salt)
Moreover, the additive may further contain any one type or two or more types of oxalic acid metal salts. This is because the electrical resistance of the secondary battery is less likely to increase. This "oxalate metal salt" is a general term for metal salts containing one or more oxalate groups (-O-C(=O)-C(=O)-O-), and the oxalate metal salts contains positive ions (cations) made of metal ions and negative ions (anions) containing one or more oxalate groups.

カチオンである金属イオンの種類は、特に限定されないが、具体的には、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンおよびアルミニウムイオンなどの軽金属イオンである。アルカリ金属イオンの具体例は、リチウムイオン、ナトリウムイオンおよびカリウムイオンなどである。アルカリ土類金属イオンの具体例は、ベリリウムイオン、マグネシウムイオンおよびカルシウムイオンなどである。 The type of metal ion that is a cation is not particularly limited, but specifically, it is a light metal ion such as an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, and an aluminum ion. Specific examples of alkali metal ions include lithium ions, sodium ions, and potassium ions. Specific examples of alkaline earth metal ions include beryllium ions, magnesium ions, and calcium ions.

アニオンは、1個または2個以上の蓚酸基が結合される中心原子を含んでいる。この中心原子の種類は、特に限定されないが、ホウ素原子(B)、リン原子(P)およびアルミニウム原子(Al)などである。 The anion contains a central atom to which one or more oxalate groups are attached. The type of this central atom is not particularly limited, but includes boron atom (B), phosphorus atom (P), aluminum atom (Al), and the like.

蓚酸金属塩の具体例は、ジフルオロオキサラトホウ酸リチウム、ビス(オキサラト)ホウ酸リチウムおよびジフルオロビス(オキサラト)リン酸リチウムなどである。 Specific examples of oxalate metal salts include lithium difluorooxalatoborate, lithium bis(oxalato)borate, and lithium difluorobis(oxalato)phosphate.

電解液中における蓚酸金属塩の含有量は、特に限定されないが、中でも、0.1重量%~0.2重量%であることが好ましい。二次電池の電気抵抗が十分に増加しにくくなるからである。 The content of the oxalate metal salt in the electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.1% to 0.2% by weight. This is because it becomes difficult for the electrical resistance of the secondary battery to increase sufficiently.

[正極リードおよび負極リード]
正極リード14は、正極11(正極集電体11A)に接続されており、アルミニウムなどの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。負極リード15は、負極12(負極集電体12A)に接続されており、銅、ニッケルおよびステンレスなどの導電性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。正極リード14および負極リード15のそれぞれの形状は、薄板状および網目状などのうちのいずれかである。
[Positive lead and negative lead]
The positive electrode lead 14 is connected to the positive electrode 11 (positive electrode current collector 11A), and includes one or more types of conductive materials such as aluminum. The negative electrode lead 15 is connected to the negative electrode 12 (negative electrode current collector 12A), and includes one or more types of conductive materials such as copper, nickel, and stainless steel. The shape of each of the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15 is either a thin plate shape or a mesh shape.

ここでは、正極リード14および負極リード15のそれぞれは、図1に示したように、外装フィルム20の内部から外部に向かって互いに共通する方向に導出されている。ただし、正極リード14および負極リード15のそれぞれは、互いに異なる方向に導出されていてもよい。 Here, each of the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15 is led out in a common direction from the inside of the exterior film 20 to the outside, as shown in FIG. However, each of the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15 may be led out in different directions.

また、ここでは、正極リード14の本数は、1本である。ただし、正極リード14の本数は、特に限定されないため、2本以上でもよい。特に、正極リード14の本数が2本以上であると、二次電池の電気抵抗が低下する。ここで正極リード14の本数に関して説明したことは、負極リード15の本数に関しても同様であるため、その負極リード15の本数は、1本に限らず、2本以上でもよい。 Further, here, the number of positive electrode leads 14 is one. However, the number of positive electrode leads 14 is not particularly limited and may be two or more. In particular, when the number of positive electrode leads 14 is two or more, the electrical resistance of the secondary battery decreases. What has been described here regarding the number of positive electrode leads 14 also applies to the number of negative electrode leads 15, so the number of negative electrode leads 15 is not limited to one, but may be two or more.

<1-2.物性>
この二次電池では、上記したように、電解液が添加剤として4種類の化合物(硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物)を含んでいる場合において、二次電池の電気抵抗が増加しにくくなるようにするために、以下で説明する3つの物性条件が同時に満たされている。
<1-2. Physical properties>
In this secondary battery, as described above, when the electrolytic solution contains four types of compounds as additives (a sulfur-containing cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, an unsaturated cyclic carbonate, and a polynitrile chain compound), In order to make it difficult for the electrical resistance of the secondary battery to increase, the three physical property conditions described below are simultaneously satisfied.

[第1物性条件]
GC/MSを用いて電解液を質量分析することにより、電解液中における硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物のそれぞれの含有量を測定する。
[First physical property condition]
The content of each of the sulfur-containing cyclic compound, fluorinated cyclic carbonate, unsaturated cyclic carbonate, and polynitrile chain compound in the electrolyte is measured by mass spectrometry of the electrolyte using GC/MS.

この場合において、硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物のそれぞれの含有量は、多ニトリル鎖状化合物の含有量>フッ素化環状炭酸エステルの含有量>硫黄含有環状化合物の含有量>不飽和環状炭酸エステルの含有量という関係(大小関係)を満たしている。 In this case, the content of each of the sulfur-containing cyclic compound, fluorinated cyclic carbonate, unsaturated cyclic carbonate, and polynitrile chain compound is determined as follows: content of polynitrile chain compound > content of fluorinated cyclic carbonate The following relationship (size relationship) is satisfied: >Content of sulfur-containing cyclic compound>Content of unsaturated cyclic carbonate ester.

すなわち、多ニトリル鎖状化合物の含有量は、フッ素化環状炭酸エステルの含有量よりも大きくなっている。また、フッ素化環状炭酸エステルの含有量は、硫黄含有環状化合物の含有量よりも大きくなっている。さらに、硫黄含有環状化合物の含有量は、不飽和環状炭酸エステルの含有量よりも大きくなっている。 That is, the content of the polynitrile chain compound is greater than the content of the fluorinated cyclic carbonate. Further, the content of the fluorinated cyclic carbonate is greater than the content of the sulfur-containing cyclic compound. Furthermore, the content of the sulfur-containing cyclic compound is greater than the content of the unsaturated cyclic carbonate.

[第2物性条件]
上記したように、GC/MSを用いて硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物のそれぞれの含有量を測定した場合において、その硫黄含有環状化合物の含有量とフッ素化環状炭酸エステルの含有量と不飽和環状炭酸エステルの含有量と多ニトリル鎖状化合物の含有量との総和は、5.0重量%~11.0重量%である。
[Second physical property conditions]
As mentioned above, when measuring the content of each of a sulfur-containing cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, an unsaturated cyclic carbonate, and a polynitrile chain compound using GC/MS, the content of the sulfur-containing cyclic compound The total of the content, the content of the fluorinated cyclic carbonate, the content of the unsaturated cyclic carbonate, and the content of the polynitrile chain compound is 5.0% by weight to 11.0% by weight.

[第3物性条件]
XPSを用いて負極12の表面(被膜12C)を元素分析することにより、炭素の元素濃度(原子%)を特定した場合において、その炭素の元素濃度は、80原子%~94原子%である。ただし、XPSを用いた元素分析では、上記したように、被膜12Cの表面から深さ方向に向かって20nmの深さまでの部分を分析範囲とする。
[Third physical property conditions]
When the elemental concentration of carbon (atomic %) is determined by elemental analysis of the surface of the negative electrode 12 (coating 12C) using XPS, the elemental concentration of carbon is 80 atomic % to 94 atomic %. However, in the elemental analysis using XPS, as described above, the analysis range is a portion from the surface of the coating 12C to a depth of 20 nm in the depth direction.

<1-3.動作>
二次電池の充電時には、正極11からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して負極12に吸蔵される。また、二次電池の放電時には、負極12からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して正極11に吸蔵される。これらの充放電時には、リチウムがイオン状態で吸蔵放出される。
<1-3. Operation>
When charging the secondary battery, lithium is released from the positive electrode 11, and at the same time, the lithium is inserted into the negative electrode 12 via the electrolyte. Furthermore, when the secondary battery is discharged, lithium is released from the negative electrode 12, and the lithium is inserted into the positive electrode 11 via the electrolyte. During these charging and discharging operations, lithium is intercalated and released in an ionic state.

<1-4.製造方法>
二次電池を製造する場合には、以下で説明する手順により、正極11および負極12を作製すると共に電解液を調製したのち、その正極11、負極12および電解液を用いて二次電池を作製する。
<1-4. Manufacturing method>
When manufacturing a secondary battery, the positive electrode 11 and negative electrode 12 are manufactured and an electrolyte is prepared according to the procedure described below, and then a secondary battery is manufactured using the positive electrode 11, negative electrode 12, and electrolyte. do.

[正極の作製]
最初に、正極活物質と正極結着剤などとが互いに混合された正極合剤を有機溶剤などに投入することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製したのち、正極集電体11Aの両面に正極合剤スラリーを塗布することにより、正極活物質層11Bを形成する。こののち、ロールプレス機などを用いて正極活物質層11Bを圧縮成型してもよい。この場合には、正極活物質層11Bを加熱してもよいし、圧縮成型を複数回繰り返してもよい。これにより、正極集電体11Aの両面に正極活物質層11Bが形成されるため、正極11が作製される。
[Preparation of positive electrode]
First, a paste-like positive electrode mixture slurry is prepared by adding a positive electrode mixture in which a positive electrode active material and a positive electrode binder are mixed together into an organic solvent. A positive electrode active material layer 11B is formed by applying a positive electrode mixture slurry to the substrate. Thereafter, the positive electrode active material layer 11B may be compression molded using a roll press machine or the like. In this case, the positive electrode active material layer 11B may be heated or compression molding may be repeated multiple times. As a result, the positive electrode active material layers 11B are formed on both sides of the positive electrode current collector 11A, so that the positive electrode 11 is manufactured.

[負極の作製]
最初に、負極活物質と負極結着剤などとが互いに混合された負極合剤を有機溶剤などに投入することにより、ペースト状の負極合剤スラリーを調製したのち、負極集電体12Aの両面に負極合剤スラリーを塗布することにより、負極活物質層12Bを形成する。こののち、上記した正極11の作製手順と同様に、ロールプレス機などを用いて負極活物質層12Bを圧縮成型してもよい。続いて、後述するように、二次電池を組み立てたのち、その二次電池の安定化処理(充放電処理)を行う。これにより、有機物を含む被膜12Cが負極活物質層12Bの表面に形成される。よって、負極集電体12Aの両面に負極活物質層12Bおよび被膜12Cが形成されるため、負極12が作製される。
[Preparation of negative electrode]
First, a paste-like negative electrode mixture slurry is prepared by adding a negative electrode mixture in which a negative electrode active material, a negative electrode binder, etc. are mixed together into an organic solvent, etc. A negative electrode active material layer 12B is formed by applying a negative electrode mixture slurry to the substrate. Thereafter, the negative electrode active material layer 12B may be compression molded using a roll press or the like, similar to the above-described manufacturing procedure for the positive electrode 11. Subsequently, as will be described later, after the secondary battery is assembled, the secondary battery is stabilized (charged and discharged). As a result, a coating 12C containing an organic substance is formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B. Therefore, the negative electrode 12 is manufactured because the negative electrode active material layer 12B and the coating 12C are formed on both sides of the negative electrode current collector 12A.

[電解液の調製]
溶媒に電解質塩を投入したのち、その溶媒に添加剤(硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物)を添加する。これにより、溶媒中において電解質塩および添加剤のそれぞれが分散または溶解されるため、電解液が調製される。なお、電解液を調製する場合には、溶媒にさらに他の添加剤(環状エーテル化合物および蓚酸金属塩のうちの一方または双方)を添加してもよい。
[Preparation of electrolyte]
After the electrolyte salt is added to the solvent, additives (sulfur-containing cyclic compound, fluorinated cyclic carbonate, unsaturated cyclic carbonate, and polynitrile chain compound) are added to the solvent. As a result, the electrolyte salt and the additive are each dispersed or dissolved in the solvent, so that an electrolytic solution is prepared. In addition, when preparing the electrolytic solution, other additives (one or both of the cyclic ether compound and the oxalic acid metal salt) may be further added to the solvent.

[二次電池の組み立て]
最初に、溶接法などを用いて正極11(正極集電体11A)に正極リード14を接続させると共に、溶接法などを用いて負極12(負極集電体12A)に負極リード15を接続させる。
[Assembling the secondary battery]
First, the positive electrode lead 14 is connected to the positive electrode 11 (positive electrode current collector 11A) using a welding method or the like, and the negative electrode lead 15 is connected to the negative electrode 12 (negative electrode current collector 12A) using a welding method or the like.

続いて、セパレータ13を介して正極11および負極12を互いに積層させたのち、その正極11、負極12およびセパレータ13を巻回させることにより、巻回体を作製する。この巻回体は、正極11、負極12およびセパレータ13のそれぞれに電解液が含浸されていないことを除いて、電池素子10の構成と同様の構成を有している。続いて、プレス機などを用いて巻回体を押圧することにより、扁平形状となるように巻回体を成型する。 Subsequently, the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are laminated with each other via the separator 13, and then the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 13 are wound to produce a wound body. This wound body has a configuration similar to that of the battery element 10, except that each of the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 13 is not impregnated with an electrolytic solution. Subsequently, the rolled body is pressed using a press or the like to shape the rolled body into a flat shape.

続いて、窪み部20Uの内部に巻回体を収容したのち、外装フィルム20を折り畳むことにより、その外装フィルム20同士を互いに対向させる。続いて、熱融着法などを用いて、互いに対向する外装フィルム20(融着層)のうちの2辺の外周縁部同士を互いに融着させることにより、袋状の外装フィルム20の内部に巻回体を収納する。 Subsequently, after storing the rolled body inside the recessed portion 20U, the exterior films 20 are folded up so that the exterior films 20 face each other. Next, by using a heat fusion method or the like to fuse the outer peripheral edges of two sides of the exterior films 20 (fusion layers) facing each other to each other, the inside of the bag-shaped exterior film 20 is sealed. Store the rolled body.

最後に、袋状の外装フィルム20の内部に電解液を注入したのち、熱融着法などを用いて外装フィルム20(融着層)のうちの残りの1辺の外周縁部同士を互いに融着させる。この場合には、外装フィルム20と正極リード14との間に密着フィルム21を挿入すると共に、外装フィルム20と負極リード15との間に密着フィルム22を挿入する。これにより、巻回体に電解液が含浸されるため、電池素子10が作製される。よって、袋状の外装フィルム20の内部に電池素子10が封入されるため、二次電池が組み立てられる。 Finally, after injecting the electrolyte into the inside of the bag-shaped exterior film 20, the outer peripheral edges of the remaining one side of the exterior film 20 (fusion layer) are fused together using a heat fusion method or the like. Let them wear it. In this case, an adhesive film 21 is inserted between the exterior film 20 and the positive electrode lead 14, and an adhesive film 22 is inserted between the exterior film 20 and the negative electrode lead 15. As a result, the wound body is impregnated with the electrolytic solution, so that the battery element 10 is manufactured. Therefore, since the battery element 10 is sealed inside the bag-shaped exterior film 20, a secondary battery is assembled.

[二次電池の安定化]
組み立て後の二次電池を充放電させる。環境温度、充放電回数(サイクル数)、充電条件および放電条件などの各種条件は、任意に設定可能である。これにより、上記したように、有機物を含む被膜12Cが負極活物質層12Bの表面に形成されるため、二次電池の状態が電気化学的に安定化する。よって、外装フィルム20を用いた二次電池、すなわちラミネートフィルム型の二次電池が完成する。
[Stabilization of secondary batteries]
Charge and discharge the assembled secondary battery. Various conditions such as environmental temperature, number of times of charging and discharging (number of cycles), charging conditions, and discharging conditions can be arbitrarily set. Thereby, as described above, the film 12C containing organic matter is formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B, so that the state of the secondary battery is electrochemically stabilized. Therefore, a secondary battery using the exterior film 20, that is, a laminate film type secondary battery is completed.

<1-5.作用および効果>
この二次電池によれば、電解液が添加剤(硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物)を含んでおり、負極12において有機物を含む被膜12Cが負極活物質層12Bの表面に形成されていると共に、GC/MSを用いた電解液の質量分析およびXPSを用いた被膜12Cの元素分析に関して上記した3つの物性条件が同時に満たされている。よって、以下で説明する理由により、優れた電気抵抗特性を得ることができる。
<1-5. Action and effect>
According to this secondary battery, the electrolytic solution contains additives (a sulfur-containing cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, an unsaturated cyclic carbonate, and a polynitrile chain compound), and the negative electrode 12 has a coating 12C containing an organic substance. is formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B, and the three physical property conditions described above regarding the mass spectrometry of the electrolyte using GC/MS and the elemental analysis of the coating 12C using XPS are simultaneously satisfied. Therefore, excellent electrical resistance characteristics can be obtained for the reasons explained below.

電解液の溶媒が炭酸エステル系化合物などを含んでいる場合には、電解質塩の解離性およびイオンの移動度などが向上するため、優れたサイクル特性などが得られる反面、充放電が繰り返されると溶媒の分解反応が進行するため、電気抵抗が増加してしまう。なぜなら、溶媒の分解反応に起因して負極12などの表面に形成される被膜は、高い電気抵抗を有しているため、その分解反応の進行に応じて被膜が形成され続けると、その被膜の存在に起因して負極12などの電気抵抗が増加するからである。 When the electrolyte solvent contains a carbonate ester compound, etc., the dissociation properties of the electrolyte salt and the mobility of ions improve, resulting in excellent cycle characteristics, but on the other hand, when charging and discharging are repeated, As the solvent decomposition reaction progresses, electrical resistance increases. This is because the film formed on the surface of the negative electrode 12 due to the decomposition reaction of the solvent has high electrical resistance, so if the film continues to be formed as the decomposition reaction progresses, the film will This is because the electrical resistance of the negative electrode 12 and the like increases due to its presence.

この溶媒の分解反応に起因した電気抵抗の増加を抑制するためには、電解液の量を増加させることが考えられる。しかしながら、単に電解液の量を増加させるだけでは、二次電池の内部に過剰量の電解液が存在することになるため、その二次電池の外観などが損なわれるだけでなく、エネルギー密度も減少してしまう。 In order to suppress the increase in electrical resistance caused by the decomposition reaction of the solvent, it is conceivable to increase the amount of electrolyte solution. However, simply increasing the amount of electrolyte will result in the presence of an excessive amount of electrolyte inside the secondary battery, which will not only damage the appearance of the secondary battery but also reduce its energy density. Resulting in.

そこで、電解液の量を増加させる代わりに、溶媒よりも優先的に分解しやすい性質を有する添加剤を電解液に添加することが考えられる。この添加剤は、二次電池の安定化処理(充放電処理)時において有機物を含む被膜を負極12の表面に形成するために消費されると、その後も電解液中に残留するため、充放電が繰り返されると、負極12の表面に被膜を継続的に形成するために消費される。これにより、充放電が繰り返されても溶媒の分解反応が抑制されるため、電気抵抗が増加しにくくなる。 Therefore, instead of increasing the amount of electrolytic solution, it may be possible to add to the electrolytic solution an additive that has the property of being preferentially more easily decomposed than the solvent. When this additive is consumed to form a film containing organic matter on the surface of the negative electrode 12 during the stabilization process (charging and discharging process) of the secondary battery, it remains in the electrolyte even after the charging and discharging process. When repeated, it is consumed to continuously form a film on the surface of the negative electrode 12. This suppresses the decomposition reaction of the solvent even if charging and discharging are repeated, making it difficult for electrical resistance to increase.

この場合には、特に、互いに異なる2種類以上の添加剤を併用すると、溶媒の分解反応が継続的に抑制されやすくなる。なぜなら、添加剤の分解性(分解しやすさ)は、その添加剤の種類に応じて異なるため、互いに異なる分解性を有する2種類以上の添加剤を併用することにより、各添加剤の分解反応が開始してから完了までに要する期間を互いにずらすことができるからである。これにより、全部の添加剤が完全に分解しきる時期、すなわち分解反応に起因して添加剤が枯渇する時期は遅くなるため、溶媒が分解し始める時期も遅くなる。よって、二次電池において電気抵抗が増加し始める時期は遅くなるため、その電気抵抗の増加を抑制することができるという利点が得られる。 In this case, especially when two or more different additives are used in combination, the decomposition reaction of the solvent tends to be continuously suppressed. This is because the degradability (ease of decomposition) of additives differs depending on the type of additive, so by using two or more types of additives with different degradability, the decomposition reaction of each additive This is because the periods required from the start to the completion can be shifted from each other. As a result, the time when all the additives are completely decomposed, that is, the time when the additives are depleted due to the decomposition reaction, is delayed, and the time when the solvent starts to decompose is also delayed. Therefore, the timing at which the electrical resistance starts to increase in the secondary battery is delayed, so that an advantage is obtained in that the increase in electrical resistance can be suppressed.

しかしながら、上記した利点を得るためには、単に2種類以上の添加剤を併用するだけでは足りず、実際には、各添加剤の分解性(例えば、分解速度など)を的確に把握した上で、2種類以上の添加剤の組み合わせに応じて、それらの添加剤の含有量(各添加剤の含有量およびそれらの含有量の総和)を適正化する必要がある。なぜなら、2種類以上の添加剤を併用しても、各添加剤の含有量およびそれらの含有量の総和が適正化されていないと、各添加剤の分解反応が開始または完了する時期を互いに適正にずらすことができないと共に、場合によっては各添加剤の分解反応がほぼ同時に完了してしまうからである。特に、充放電が繰り返された際に、初期の充放電時において全部の添加剤の分解反応が完了すると、その初期の充放電時から溶媒が分解し始めるため、そもそも2種類以上の添加剤を併用する意義がなくなってしまう。 However, in order to obtain the above-mentioned advantages, it is not enough to simply use two or more types of additives together; in reality, it is necessary to accurately understand the degradability (for example, decomposition rate, etc.) of each additive. Depending on the combination of two or more types of additives, it is necessary to optimize the content of those additives (the content of each additive and the sum of their contents). This is because, even if two or more types of additives are used together, if the content of each additive and the sum of those contents are not optimized, the time when the decomposition reaction of each additive will start or complete will be adjusted to each other. This is because the decomposition reactions of each additive may be completed almost simultaneously. In particular, when charging and discharging are repeated, if the decomposition reaction of all additives is completed during the initial charging and discharging, the solvent will begin to decompose from that initial charging and discharging, so two or more types of additives may be used in the first place. There is no point in using them together.

これらの技術的背景を踏まえた上で、本実施形態の二次電池では、上記したように、電解液が添加剤として4種類の化合物(硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物)を含んでいる場合において、分析結果(GC/MSおよびXPS)に関する3つの物性条件が同時に満たされることにより、有機物を含む被膜12Cが負極活物質層12Bの表面に形成されている。 Based on these technical backgrounds, in the secondary battery of this embodiment, the electrolyte contains four types of compounds as additives (sulfur-containing cyclic compound, fluorinated cyclic carbonate ester, unsaturated cyclic carbonate), as described above. carbonate ester and polynitrile chain compound), the three physical property conditions related to the analysis results (GC/MS and is formed.

この場合には、互いに分解性が異なる4種類の化合物が添加剤として用いられると共に、各添加剤の含有量(各添加剤の含有量間の大小関係)およびそれらの含有量の総和が適正化される。これにより、各添加剤の分解反応が開始または完了する時期は互いに適正にずれるように設定されるため、溶媒が分解し始める時期は十分に遅くなる。すなわち、溶媒の分解反応に起因して電気抵抗が増加し始める時期は十分に遅くなるため、その電気抵抗の増加は効果的に抑制される。よって、電気抵抗が増加しにくくなるため、優れた電気抵抗特性を得ることができる。 In this case, four types of compounds with mutually different degradability are used as additives, and the content of each additive (the size relationship between the contents of each additive) and the sum of these contents are optimized. be done. As a result, the times at which the decomposition reactions of the respective additives start or complete are set to be appropriately shifted from each other, so that the time at which the solvent begins to decompose is sufficiently delayed. That is, the time when the electrical resistance starts to increase due to the decomposition reaction of the solvent is sufficiently delayed, so that the increase in the electrical resistance is effectively suppressed. Therefore, since electrical resistance is less likely to increase, excellent electrical resistance characteristics can be obtained.

特に、硫黄含有環状化合物の含有量が0.5重量%~1.2重量%、フッ素化環状炭酸エステルの含有量が1.2重量%~4.0重量%、不飽和環状炭酸エステルの含有量が0.1重量%~0.5重量%、多ニトリル鎖状化合物の含有量が3.0重量%~7.0重量%であれば、上記した3つの物性条件が同時に満たされやすくなる。よって、二次電池の電気抵抗が十分に増加しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。 In particular, the content of sulfur-containing cyclic compounds is 0.5% to 1.2% by weight, the content of fluorinated cyclic carbonates is 1.2% to 4.0% by weight, and the content of unsaturated cyclic carbonates is When the amount is 0.1% to 0.5% by weight and the content of the multinitrile chain compound is 3.0% to 7.0% by weight, the above three physical property conditions are easily satisfied at the same time. . Therefore, it becomes difficult for the electrical resistance of the secondary battery to increase sufficiently, so that higher effects can be obtained.

また、電解液がさらに添加剤として環状エーテル化合物を含んでおり、その電解液中における環状エーテル化合物の含有量が0.5重量%~1.0重量%であれば、二次電池の電気抵抗がより増加しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。 In addition, if the electrolytic solution further contains a cyclic ether compound as an additive and the content of the cyclic ether compound in the electrolytic solution is 0.5% to 1.0% by weight, the electrical resistance of the secondary battery is less likely to increase, so higher effects can be obtained.

また、電解液がさらに添加剤として蓚酸金属塩を含んでおり、その電解液中における蓚酸金属塩の含有量が0.1重量%~0.2重量%であれば、二次電池の電気抵抗がより増加しにくくなるため、より高い効果を得ることができる。 In addition, if the electrolytic solution further contains a metal oxalate as an additive, and the content of the metal oxalate in the electrolytic solution is 0.1% to 0.2% by weight, the electrical resistance of the secondary battery will increase. is less likely to increase, so higher effects can be obtained.

また、電解液の溶媒が鎖状カルボン酸エステルを含んでおり、その溶媒中における鎖状カルボン酸エステルの含有量が10重量%~50重量%であれば、被膜12Cが十分に安定に形成されやすくなるため、より高い効果を得ることができる。 Further, if the solvent of the electrolytic solution contains a chain carboxylic ester and the content of the chain carboxylic ester in the solvent is 10% to 50% by weight, the coating 12C can be formed sufficiently stably. Since it is easier to use, higher effects can be obtained.

また、二次電池がリチウムイオン二次電池であれば、リチウムの吸蔵放出を利用して十分な電池容量が安定に得られるため、より高い効果を得ることができる。 Further, if the secondary battery is a lithium ion secondary battery, a sufficient battery capacity can be stably obtained by utilizing intercalation and desorption of lithium, so that higher effects can be obtained.

<2.変形例>
次に、二次電池の変形例に関して説明する。上記した二次電池の構成は、以下で説明するように、適宜、変更可能である。ただし、以下で説明する一連の変形例は、互いに組み合わされてもよい。
<2. Modified example>
Next, a modification of the secondary battery will be described. The configuration of the secondary battery described above can be modified as appropriate, as described below. However, the series of modifications described below may be combined with each other.

[変形例1]
多孔質膜であるセパレータ13を用いた。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、多孔質膜であるセパレータ13の代わりに、高分子化合物層を含む積層型のセパレータを用いてもよい。
[Modification 1]
A separator 13, which is a porous membrane, was used. However, although not specifically illustrated here, a laminated separator including a polymer compound layer may be used instead of the separator 13 which is a porous membrane.

具体的には、積層型のセパレータは、一対の面を有する多孔質膜と、その多孔質膜の片面または両面に配置された高分子化合物層とを含んでいる。正極11および負極12のそれぞれに対するセパレータの密着性が向上するため、電池素子10の位置ずれが発生しにくくなるからである。これにより、電解液の分解反応などが発生しても、二次電池が膨れにくくなる。高分子化合物層は、物理的強度に優れていると共に電気化学的に安定であるポリフッ化ビニリデンなどの高分子化合物を含んでいる。 Specifically, the laminated separator includes a porous membrane having a pair of surfaces and a polymer compound layer disposed on one or both sides of the porous membrane. This is because the adhesion of the separator to each of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 is improved, so that misalignment of the battery element 10 becomes less likely to occur. This makes it difficult for the secondary battery to swell even if a decomposition reaction of the electrolyte occurs. The polymer compound layer contains a polymer compound such as polyvinylidene fluoride that has excellent physical strength and is electrochemically stable.

なお、多孔質膜および高分子化合物層のうちの一方または双方は、複数の絶縁性粒子のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。二次電池の発熱時において複数の絶縁性粒子が放熱するため、その二次電池の安全性(耐熱性)が向上するからである。絶縁性粒子は、無機粒子および樹脂粒子などである。無機粒子の具体例は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ベーマイト、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウムおよび酸化ジルコニウムなどの粒子である。樹脂粒子の具体例は、アクリル樹脂およびスチレン樹脂などの粒子である。 Note that one or both of the porous membrane and the polymer compound layer may contain any one type or two or more types of the plurality of insulating particles. This is because the plurality of insulating particles radiate heat when the secondary battery generates heat, improving the safety (heat resistance) of the secondary battery. Insulating particles include inorganic particles and resin particles. Specific examples of inorganic particles are particles of aluminum oxide, aluminum nitride, boehmite, silicon oxide, titanium oxide, magnesium oxide and zirconium oxide. Specific examples of resin particles are particles of acrylic resin and styrene resin.

積層型のセパレータを作製する場合には、高分子化合物および有機溶剤などを含む前駆溶液を調製したのち、多孔質膜の片面または両面に前駆溶液を塗布する。この場合には、必要に応じて前駆溶液に複数の絶縁性粒子を添加してもよい。 When producing a laminated separator, a precursor solution containing a polymer compound, an organic solvent, etc. is prepared, and then the precursor solution is applied to one or both sides of the porous membrane. In this case, a plurality of insulating particles may be added to the precursor solution as necessary.

この積層型のセパレータを用いた場合においても、正極11と負極12との間においてリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。 Even when this laminated separator is used, the same effect can be obtained because lithium ions can move between the positive electrode 11 and the negative electrode 12.

[変形例2]
液状の電解質である電解液を用いた。しかしながら、ここでは具体的に図示しないが、電解液の代わりに、ゲル状の電解質である電解質層を用いてもよい。
[Modification 2]
An electrolytic solution, which is a liquid electrolyte, was used. However, although not specifically illustrated here, an electrolyte layer that is a gel-like electrolyte may be used instead of the electrolyte.

電解質層を用いた電池素子10では、セパレータ13および電解質層を介して正極11および負極12が互いに積層されたのち、その正極11、負極12、セパレータ13および電解質層が巻回されている。この電解質層は、正極11とセパレータ13との間に介在していると共に、負極12とセパレータ13との間に介在している。 In the battery element 10 using an electrolyte layer, a positive electrode 11 and a negative electrode 12 are stacked on each other via a separator 13 and an electrolyte layer, and then the positive electrode 11, negative electrode 12, separator 13, and electrolyte layer are wound. This electrolyte layer is interposed between the positive electrode 11 and the separator 13 and also between the negative electrode 12 and the separator 13.

具体的には、電解質層は、電解液と共に高分子化合物を含んでおり、その電解質層中では、電解液が高分子化合物により保持されている。漏液が防止されるからである。電解液の構成は、上記した通りである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデンなどを含んでいる。電解質層を形成する場合には、電解液、高分子化合物および有機溶剤などを含む前駆溶液を調製したのち、正極11および負極12のそれぞれの片面または両面に前駆溶液を塗布する。 Specifically, the electrolyte layer contains a polymer compound together with an electrolyte solution, and the electrolyte solution is held by the polymer compound in the electrolyte layer. This is because leakage is prevented. The structure of the electrolytic solution is as described above. The polymer compound includes polyvinylidene fluoride and the like. When forming an electrolyte layer, a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, an organic solvent, etc. is prepared, and then the precursor solution is applied to one or both surfaces of each of the positive electrode 11 and the negative electrode 12.

この電解質層を用いた場合においても、正極11と負極12との間において電解質層を介してリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。 Even when this electrolyte layer is used, the same effect can be obtained because lithium ions can move between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 via the electrolyte layer.

<3.二次電池の用途>
次に、上記した二次電池の用途(適用例)に関して説明する。
<3. Applications of secondary batteries>
Next, the uses (application examples) of the above-described secondary battery will be explained.

二次電池の用途は、主に、駆動用の電源または電力蓄積用の電力貯蔵源などとして二次電池を利用可能である機械、機器、器具、装置およびシステム(複数の機器などの集合体)などであれば、特に限定されない。電源として用いられる二次電池は、主電源でもよいし、補助電源でもよい。主電源とは、他の電源の有無に関係なく、優先的に用いられる電源である。補助電源は、主電源の代わりに用いられる電源でもよいし、必要に応じて主電源から切り替えられる電源でもよい。二次電池を補助電源として用いる場合には、主電源の種類は二次電池に限られない。 The main uses of secondary batteries are machines, equipment, appliances, devices, and systems (aggregates of multiple devices, etc.) in which secondary batteries can be used as power sources for driving or power storage sources for power storage. etc., there are no particular limitations. The secondary battery used as a power source may be a main power source or an auxiliary power source. The main power source is a power source that is used preferentially, regardless of the presence or absence of other power sources. The auxiliary power source may be a power source used in place of the main power source, or may be a power source that can be switched from the main power source as needed. When using a secondary battery as an auxiliary power source, the type of main power source is not limited to the secondary battery.

二次電池の用途の具体例は、以下の通りである。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、コードレス電話機、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオ、携帯用テレビおよび携帯用情報端末などの電子機器(携帯用電子機器を含む。)である。電気シェーバなどの携帯用生活器具である。バックアップ電源およびメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルおよび電動鋸などの電動工具である。着脱可能な電源としてノート型パソコンなどに搭載される電池パックである。ペースメーカおよび補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車(ハイブリッド自動車を含む。)などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用バッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。なお、二次電池の電池構造は、上記したラミネートフィルム型および円筒型でもよいし、それら以外の他の電池構造でもよい。また、電池パックおよび電池モジュールなどとして、複数の二次電池が用いられてもよい。 Specific examples of uses of secondary batteries are as follows. Electronic devices (including portable electronic devices) such as video cameras, digital still cameras, mobile phones, notebook computers, cordless telephones, headphone stereos, portable radios, portable televisions, and portable information terminals. These are portable household appliances such as electric shavers. Backup power supplies and storage devices such as memory cards. Power tools such as power drills and power saws. A battery pack that is installed in notebook computers and other devices as a removable power source. Medical electronic devices such as pacemakers and hearing aids. Electric vehicles such as electric vehicles (including hybrid vehicles). This is a power storage system such as a home battery system that stores power in case of an emergency. Note that the battery structure of the secondary battery may be the above-described laminate film type or cylindrical type, or may be any other battery structure other than these. Further, a plurality of secondary batteries may be used as a battery pack, a battery module, and the like.

中でも、電池パックおよび電池モジュールは、電動車両、電力貯蔵システムおよび電動工具などの比較的大型の機器などに適用されることが有効である。電池パックは、後述するように、単電池を用いてもよいし、組電池を用いてもよい。電動車両は、二次電池を駆動用電源として作動(走行)する車両であり、上記したように、二次電池以外の駆動源を併せて備えた自動車(ハイブリッド自動車など)でもよい。電力貯蔵システムは、二次電池を電力貯蔵源として用いるシステムである。家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に電力が蓄積されているため、その電力を利用して家庭用の電気製品などを使用可能である。 Among these, battery packs and battery modules are effectively applied to relatively large devices such as electric vehicles, power storage systems, and power tools. The battery pack may be a single cell or an assembled battery, as will be described later. An electric vehicle is a vehicle that operates (travels) using a secondary battery as a driving power source, and as described above, may be a vehicle (such as a hybrid vehicle) that also includes a driving source other than the secondary battery. A power storage system is a system that uses a secondary battery as a power storage source. In a home power storage system, power is stored in a secondary battery, which is a power storage source, so that the power can be used to use home electrical appliances and the like.

ここで、二次電池の適用例の一例に関して具体的に説明する。以下で説明する適用例の構成は、あくまで一例であるため、適宜、変更可能である。 Here, an example of the application of the secondary battery will be specifically described. The configuration of the application example described below is just an example and can be modified as appropriate.

図3は、電池パックのブロック構成を表している。ここで説明する電池パックは、1個の二次電池を用いた簡易型の電池パック(いわゆるソフトパック)であり、スマートフォンに代表される電子機器などに搭載される。 FIG. 3 shows the block configuration of the battery pack. The battery pack described here is a simple battery pack (so-called soft pack) using one secondary battery, and is installed in electronic devices such as smartphones.

この電池パックは、図3に示したように、電源41と、回路基板42とを備えている。この回路基板42は、電源41に接続されていると共に、正極端子43、負極端子44および温度検出端子45を含んでいる。ここで説明する温度検出端子45は、いわゆるT端子である。 This battery pack includes a power source 41 and a circuit board 42, as shown in FIG. This circuit board 42 is connected to a power source 41 and includes a positive terminal 43, a negative terminal 44, and a temperature detection terminal 45. The temperature detection terminal 45 described here is a so-called T terminal.

電源41は、1個の二次電池を含んでいる。この二次電池では、正極リードが正極端子43に接続されていると共に、負極リードが負極端子44に接続されている。この電源41は、正極端子43および負極端子44を介して外部と接続可能であるため、その正極端子43および負極端子44を介して充放電可能である。回路基板42は、制御部46と、スイッチ47と、熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient(PTC)素子)48と、温度検出部49とを含んでいる。ただし、PTC素子48は省略されてもよい。 Power source 41 includes one secondary battery. In this secondary battery, the positive electrode lead is connected to the positive electrode terminal 43, and the negative electrode lead is connected to the negative electrode terminal 44. This power source 41 can be connected to the outside via the positive terminal 43 and the negative terminal 44, and therefore can be charged and discharged via the positive terminal 43 and the negative terminal 44. The circuit board 42 includes a control section 46 , a switch 47 , a heat sensitive resistance element (Positive Temperature Coefficient (PTC) element) 48 , and a temperature detection section 49 . However, the PTC element 48 may be omitted.

制御部46は、中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit )およびメモリなどを含んでおり、電池パック全体の動作を制御する。この制御部46は、必要に応じて電源41の使用状態の検出および制御を行う。 The control unit 46 includes a central processing unit (CPU), a memory, and the like, and controls the operation of the entire battery pack. This control unit 46 detects and controls the usage state of the power source 41 as necessary.

なお、制御部46は、電源41(二次電池)の電池電圧が過充電検出電圧または過放電検出電圧に到達すると、スイッチ47を切断することにより、電源41の電流経路に充電電流が流れないようにする。また、制御部46は、充電時または放電時において大電流が流れると、スイッチ47を切断することにより、充電電流を遮断する。過充電検出電圧および過放電検出電圧は、特に限定されない。一例を挙げると、過充電検出電圧は、4.2V±0.05Vであると共に、過放電検出電圧は、2.4V±0.1Vである。 Note that when the battery voltage of the power source 41 (secondary battery) reaches the overcharge detection voltage or overdischarge detection voltage, the control unit 46 disconnects the switch 47 so that no charging current flows through the current path of the power source 41. Do it like this. Further, when a large current flows during charging or discharging, the control unit 46 cuts off the charging current by turning off the switch 47. The overcharge detection voltage and overdischarge detection voltage are not particularly limited. For example, the overcharge detection voltage is 4.2V±0.05V, and the overdischarge detection voltage is 2.4V±0.1V.

スイッチ47は、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオードなどを含んでおり、制御部46の指示に応じて電源41と外部機器との接続の有無を切り換える。このスイッチ47は、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET))などを含んでおり、充放電電流は、スイッチ47のON抵抗に基づいて検出される。 The switch 47 includes a charging control switch, a discharging control switch, a charging diode, a discharging diode, and the like, and switches whether or not the power source 41 is connected to an external device in accordance with an instruction from the control unit 46. The switch 47 includes a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET), etc., and the charging/discharging current is detected based on the ON resistance of the switch 47. Ru.

温度検出部49は、サーミスタなどの温度検出素子を含んでおり、温度検出端子45を用いて電源41の温度を測定すると共に、その温度の測定結果を制御部46に出力する。温度検出部49により測定される温度の測定結果は、異常発熱時において制御部46が充放電制御を行う場合および残容量の算出時において制御部46が補正処理を行う場合などに用いられる。 The temperature detection section 49 includes a temperature detection element such as a thermistor, and measures the temperature of the power supply 41 using the temperature detection terminal 45 and outputs the temperature measurement result to the control section 46 . The temperature measurement result measured by the temperature detection unit 49 is used when the control unit 46 performs charge/discharge control during abnormal heat generation, and when the control unit 46 performs correction processing when calculating the remaining capacity.

本技術の実施例に関して説明する。 An example of the present technology will be described.

(実験例1~44)
以下で説明するように、図1および図2に示したラミネートフィルム型の二次電池(リチウムイオン二次電池)を作製したのち、その二次電池の電気抵抗特性を評価した。
(Experiment Examples 1 to 44)
As explained below, after producing the laminate film type secondary battery (lithium ion secondary battery) shown in FIGS. 1 and 2, the electrical resistance characteristics of the secondary battery were evaluated.

[二次電池の作製]
以下の手順により、二次電池を作製した。
[Preparation of secondary battery]
A secondary battery was produced according to the following procedure.

(正極の作製)
最初に、正極活物質(LiCoO2 )91質量部と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン)3質量部と、正極導電剤(黒鉛)6質量部とを混合することにより、正極合剤とした。続いて、有機溶剤(N-メチル-2-ピロリドン)に正極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製した。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体11A(厚さ=12μmである帯状のアルミニウム箔)の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させることにより、正極活物質層11Bを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層11Bを圧縮成型した。これにより、正極集電体11Aの両面に正極活物質層11Bが形成されたため、正極11が作製された。
(Preparation of positive electrode)
First, a positive electrode mixture was prepared by mixing 91 parts by mass of a positive electrode active material (LiCoO 2 ), 3 parts by mass of a positive electrode binder (polyvinylidene fluoride), and 6 parts by mass of a positive electrode conductive agent (graphite). . Subsequently, the positive electrode mixture was added to an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone), and the organic solvent was stirred to prepare a paste-like positive electrode mixture slurry. Next, a positive electrode mixture slurry is applied to both sides of the positive electrode current collector 11A (a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 12 μm) using a coating device, and then the positive electrode mixture slurry is dried to form a positive electrode active material. A material layer 11B was formed. Finally, the positive electrode active material layer 11B was compression molded using a roll press machine. As a result, the positive electrode active material layers 11B were formed on both sides of the positive electrode current collector 11A, so that the positive electrode 11 was manufactured.

(負極の作製)
最初に、負極活物質(人造黒鉛)93質量部と、負極結着剤(ポリフッ化ビニリデン)7質量部とを混合することにより、負極合剤とした。続いて、有機溶剤(N-メチル-2-ピロリドン)に負極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の負極合剤スラリーを調製した。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体12A(厚さ=15μmである帯状の銅箔)の両面に負極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させることにより、負極活物質層12Bを形成した。続いて、ロールプレス機を用いて負極活物質層12Bを圧縮成型した。最後に、後述する二次電池の安定化処理を行うことにより、有機物を含む被膜12Cを負極活物質層12Bの表面に形成した。これにより、負極集電体12Aの両面に負極活物質層12Bおよび被膜12Cが形成されたため、負極12が作製された。
(Preparation of negative electrode)
First, 93 parts by mass of a negative electrode active material (artificial graphite) and 7 parts by mass of a negative electrode binder (polyvinylidene fluoride) were mixed to prepare a negative electrode mixture. Subsequently, the negative electrode mixture was added to an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone), and the organic solvent was stirred to prepare a paste-like negative electrode mixture slurry. Next, a coating device is used to apply a negative electrode mixture slurry to both sides of the negative electrode current collector 12A (a strip-shaped copper foil having a thickness of 15 μm), and then the negative electrode mixture slurry is dried to form a negative electrode active material. A material layer 12B was formed. Subsequently, the negative electrode active material layer 12B was compression molded using a roll press machine. Finally, a coating 12C containing an organic substance was formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B by performing a secondary battery stabilization process to be described later. As a result, the negative electrode active material layer 12B and the coating 12C were formed on both sides of the negative electrode current collector 12A, so that the negative electrode 12 was manufactured.

(電解液の調製)
最初に、溶媒に電解質塩(六フッ化リン酸リチウム)を加えたのち、その溶媒を撹拌した。溶媒としては、環状炭酸エステルである炭酸エチレン(EC)および炭酸プロピレン(PC)と、鎖状炭酸エステルである炭酸ジエチル(DEC)と、鎖状カルボン酸エステルであるプロピオン酸プロピル(PrPr)とを用いた。溶媒の混合比(体積比)は、EC:PC:DEC:PrPr=10:5:15:25とした。電解質塩の含有量は、溶媒に対して1mol/kgとした。
(Preparation of electrolyte)
First, an electrolyte salt (lithium hexafluorophosphate) was added to the solvent, and then the solvent was stirred. As solvents, ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), which are cyclic carbonates, diethyl carbonate (DEC), which is a chain carbonate, and propyl propionate (PrPr), which is a chain carboxylic ester, are used. Using. The mixing ratio (volume ratio) of the solvent was EC:PC:DEC:PrPr=10:5:15:25. The content of the electrolyte salt was 1 mol/kg relative to the solvent.

最後に、溶媒に添加剤(硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物)を加えたのち、その溶媒を撹拌した。これにより、溶媒中において電解質塩および添加剤のそれぞれが分散または溶解されたため、電解液が調製された。 Finally, after adding additives (sulfur-containing cyclic compound, fluorinated cyclic carbonate, unsaturated cyclic carbonate, and polynitrile chain compound) to the solvent, the solvent was stirred. As a result, the electrolyte salt and the additive were each dispersed or dissolved in the solvent, so that an electrolytic solution was prepared.

硫黄含有環状化合物としては、環状スルホン酸エステルであるプロパンスルトン(PS)と、環状ジスルホン酸無水物である環状プロパンジスルホン酸無水物(PSAH)とを用いた。なお、環状スルホン酸エステルと環状ジスルホン酸無水物とを併用する場合には、混合比(重量比)を1:1とした。 As the sulfur-containing cyclic compound, propane sultone (PS), which is a cyclic sulfonic acid ester, and cyclic propane disulfonic anhydride (PSAH), which is a cyclic disulfonic acid anhydride, were used. In addition, when using a cyclic sulfonic acid ester and a cyclic disulfonic acid anhydride together, the mixing ratio (weight ratio) was 1:1.

フッ素化環状炭酸エステルとしては、モノフルオロ炭酸エチレン(FEC)と、ジフルオロ炭酸エチレン(DFEC)とを用いた。 As the fluorinated cyclic carbonate esters, monofluoroethylene carbonate (FEC) and difluoroethylene carbonate (DFEC) were used.

不飽和環状炭酸エステルとしては、炭酸ビニレン(VC)と、炭酸ビニルエチレン(VEC)とを用いた。 As the unsaturated cyclic carbonate esters, vinylene carbonate (VC) and vinylethylene carbonate (VEC) were used.

多ニトリル鎖状化合物としては、ジニトリル鎖状化合物であるスクシノニトリル(SN)およびアジポニトリル(ADN)と、トリニトリル鎖状化合物である1,3,6-ヘキサントリカルボニトリル(HTN)とを用いた。なお、ジニトリル鎖状化合物とトリニトリル鎖状化合物とを併用する場合には、混合比(重量比)を1:1とした。 As the multinitrile chain compound, succinonitrile (SN) and adiponitrile (ADN), which are dinitrile chain compounds, and 1,3,6-hexanetricarbonitrile (HTN), which is a trinitrile chain compound, were used. . In addition, when a dinitrile chain compound and a trinitrile chain compound were used together, the mixing ratio (weight ratio) was 1:1.

(二次電池の組み立て)
最初に、正極集電体11Aにアルミニウム製の正極リード14を溶接したと共に、負極集電体12Aに銅製の負極リード15を溶接した。続いて、セパレータ13(厚さ=15μmである微多孔性ポリエチレンフィルム)を介して正極11および負極12を互いに積層させたのち、その正極11、負極12およびセパレータ13を巻回させることにより、巻回体を作製した。
(Assembling secondary battery)
First, the positive electrode lead 14 made of aluminum was welded to the positive electrode current collector 11A, and the negative electrode lead 15 made of copper was welded to the negative electrode current collector 12A. Subsequently, the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are laminated with each other via the separator 13 (a microporous polyethylene film having a thickness of 15 μm), and then the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 13 are wound. A rotating body was created.

続いて、窪み部20Uに収容された巻回体を挟むように外装フィルム20を折り畳んだのち、その外装フィルム20のうちの2辺の外周縁部同士を互いに熱融着することにより、袋状の外装フィルム20の内部に巻回体を収納した。この外装フィルム20としては、融着層(厚さ=30μmであるポリプロピレンフィルム)と、金属層(厚さ=40μmであるアルミニウム箔)と、表面保護層(厚さ=25μmであるナイロンフィルム)とが内側からこの順に積層されたアルミラミネートフィルムを用いた。 Next, after folding the exterior film 20 so as to sandwich the rolled body housed in the recessed portion 20U, the outer peripheral edges of two sides of the exterior film 20 are heat-sealed to each other to form a bag-like shape. The rolled body was housed inside the exterior film 20 of. This exterior film 20 includes a fusion layer (polypropylene film with a thickness of 30 μm), a metal layer (aluminum foil with a thickness of 40 μm), and a surface protection layer (a nylon film with a thickness of 25 μm). An aluminum laminate film was used in which the film was laminated in this order from the inside.

続いて、袋状の外装フィルム20の内部に電解液を注入したのち、減圧環境中において外装フィルム20のうちの残りの1辺の外周縁部同士を熱融着した。この場合には、外装フィルム20と正極リード14との間に密着フィルム21(厚さ=5μmであるポリプロピレンフィルム)を挿入したと共に、外装フィルム20と負極リード15との間に密着フィルム22(厚さ=5μmであるポリプロピレンフィルム)を挿入した。これにより、巻回体に電解液が含浸されたため、電池素子10が作製された。よって、外装フィルム20の内部に電池素子10が封入されたため、二次電池が組み立てられた。 Subsequently, an electrolytic solution was injected into the inside of the bag-shaped exterior film 20, and then the outer peripheral edges of the remaining one side of the exterior film 20 were heat-sealed together in a reduced pressure environment. In this case, an adhesive film 21 (a polypropylene film with a thickness of 5 μm) is inserted between the exterior film 20 and the positive electrode lead 14, and an adhesive film 22 (with a thickness of 5 μm) is inserted between the exterior film 20 and the negative electrode lead 15. A polypropylene film (with a diameter of 5 μm) was inserted. As a result, the wound body was impregnated with the electrolytic solution, so that the battery element 10 was manufactured. Therefore, since the battery element 10 was sealed inside the exterior film 20, a secondary battery was assembled.

(二次電池の安定化)
恒温槽(温度=70℃)中において二次電池を1サイクル充放電させた。充電時には、0.1Cの電流において電圧が4.2Vに到達するまで定電流充電したのち、その4.2Vの電圧において電流が0.05Cに到達するまで定電圧充電した。放電時には、0.1Cの電流で電圧が2.5Vに到達するまで定電流放電した。0.1Cとは、電池容量(理論容量)を10時間で放電しきる電流値であると共に、0.05Cとは、上記した電池容量を20時間で放電しきる電流値である。これにより、上記したように、有機物を含む被膜12Cが負極活物質層12Bの表面に形成されため、ラミネートフィルム型の二次電池が完成した。
(Stabilization of secondary batteries)
The secondary battery was charged and discharged for one cycle in a constant temperature bath (temperature = 70°C). At the time of charging, constant current charging was performed at a current of 0.1C until the voltage reached 4.2V, and then constant voltage charging was performed at the voltage of 4.2V until the current reached 0.05C. During discharge, constant current discharge was performed at a current of 0.1C until the voltage reached 2.5V. 0.1C is a current value that completely discharges the battery capacity (theoretical capacity) in 10 hours, and 0.05C is a current value that completely discharges the above-mentioned battery capacity in 20 hours. Thereby, as described above, the film 12C containing an organic substance was formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B, so that a laminate film type secondary battery was completed.

完成後の二次電池から電解液を回収したのち、GC/MSを用いて電解液を質量分析した。これにより、表1~表3に示したように、電解液中における硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物のそれぞれの含有量(重量%)が測定された。 After collecting the electrolyte from the completed secondary battery, the electrolyte was subjected to mass spectrometry using GC/MS. As a result, as shown in Tables 1 to 3, the respective contents (wt%) of sulfur-containing cyclic compounds, fluorinated cyclic carbonates, unsaturated cyclic carbonates, and polynitrile chain compounds in the electrolyte are Measured.

なお、表1~表3のそれぞれの「総和(重量%)」の欄には、硫黄含有環状化合物の含有量とフッ素化環状炭酸エステルの含有量と不飽和環状炭酸エステルの含有量と多ニトリル鎖状化合物の含有量との総和を示している。 In addition, in the "Total sum (wt%)" column of each of Tables 1 to 3, the content of sulfur-containing cyclic compounds, the content of fluorinated cyclic carbonates, the content of unsaturated cyclic carbonates, and the content of polynitrile The total sum with the content of chain compounds is shown.

表1~表3のそれぞれの「大小関係」の欄には、硫黄含有環状化合物の含有量>フッ素化環状炭酸エステルの含有量>不飽和環状炭酸エステルの含有量>多ニトリル鎖状化合物の含有量という関係(大小関係)が成立しているか否かを表している。具体的には、「成立」は、上記した大小関係が成立していることを示していると共に、「不成立」は、上記した大小関係が成立していないことを示している。 In the "size relationship" column of each of Tables 1 to 3, content of sulfur-containing cyclic compounds > content of fluorinated cyclic carbonates > content of unsaturated cyclic carbonates > content of polynitrile chain compounds It shows whether the relationship of quantity (size relationship) is established or not. Specifically, "established" indicates that the above-described magnitude relationship is established, and "not established" indicates that the above-described magnitude relationship is not established.

また、完成後の二次電池から負極12を回収したのち、XPSを用いて被膜12Cを元素分析した。これにより、表1~表3に示したように、炭素の元素濃度(原子%)が測定された。 Further, after collecting the negative electrode 12 from the completed secondary battery, the coating 12C was subjected to elemental analysis using XPS. As a result, the elemental concentration (atomic %) of carbon was measured as shown in Tables 1 to 3.

[電気抵抗特性の評価]
二次電池の電気抵抗特性を評価したところ、表1~表3に示した結果が得られた。
[Evaluation of electrical resistance characteristics]
When the electrical resistance characteristics of the secondary battery were evaluated, the results shown in Tables 1 to 3 were obtained.

電気抵抗特性を調べる場合には、最初に、常温環境中(温度=23℃)において、バッテリテスタを用いて二次電池の電気抵抗(初期抵抗(mΩ))を測定した。続いて、高温環境中(温度=45℃)において二次電池を400サイクル充放電させたのち、バッテリテスタを用いて二次電池の電気抵抗(高温サイクル後抵抗(mΩ))を再び測定した。充放電条件は、上記した二次電池の安定化処理の充放電条件と同様にした。最後に、抵抗増加率(%)=[(高温サイクル後抵抗-初期抵抗)/初期抵抗]×100を算出した。なお、表1~表3のそれぞれには、抵抗増加率と共に初期抵抗を示している。 When examining the electrical resistance characteristics, first, the electrical resistance (initial resistance (mΩ)) of the secondary battery was measured using a battery tester in a normal temperature environment (temperature = 23° C.). Subsequently, the secondary battery was charged and discharged for 400 cycles in a high temperature environment (temperature = 45°C), and then the electrical resistance (resistance after high temperature cycle (mΩ)) of the secondary battery was measured again using a battery tester. The charging and discharging conditions were the same as those for the stabilization treatment of the secondary battery described above. Finally, resistance increase rate (%)=[(resistance after high temperature cycle−initial resistance)/initial resistance]×100 was calculated. Note that each of Tables 1 to 3 shows the initial resistance along with the resistance increase rate.

Figure 0007380841000001
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Figure 0007380841000002
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Figure 0007380841000003
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[考察]
表1~表3に示したように、電解液が添加剤(硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物)を含んでいると共に有機物を含む被膜12Cが負極活物質層12Bの表面に形成されている二次電池の電気抵抗特性は、GC/MSを用いた電解液の質量分析結果およびXPSを用いた被膜12Cの元素分析結果に応じて大きく変動した。
[Consideration]
As shown in Tables 1 to 3, the electrolytic solution contains additives (a sulfur-containing cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, an unsaturated cyclic carbonate, and a polynitrile chain compound), and the coating 12C also contains an organic substance. The electrical resistance characteristics of the secondary battery formed on the surface of the negative electrode active material layer 12B vary greatly depending on the mass spectrometry results of the electrolyte using GC/MS and the elemental analysis results of the coating 12C using XPS. did.

具体的には、下記の3つの物性条件が同時に満たされている場合(実験例1~17)には、その3つの物性条件が同時に満たされていない場合(実験例18~44)と比較して、抵抗増加率が大幅に減少した。 Specifically, when the following three physical property conditions are met at the same time (Experimental Examples 1 to 17), the results are compared with cases where the three physical property conditions are not met at the same time (Experimental Examples 18 to 44). As a result, the resistance increase rate was significantly reduced.

・第1物性条件
多ニトリル鎖状化合物の含有量>フッ素化環状炭酸エステルの含有量>硫黄含有環状化合物の含有量>不飽和環状炭酸エステルの含有量という大小関係が満たされている。
・第2物性条件
硫黄含有環状化合物の含有量とフッ素化環状炭酸エステルの含有量と不飽和環状炭酸エステルの含有量とジニトリル鎖状化合物の含有量との総和は、5.0重量%~11.0重量%である。
・第3物性条件
炭素の元素濃度は、80原子%~94原子%である。
- First physical property condition The following magnitude relationship is satisfied: content of polynitrile chain compound > content of fluorinated cyclic carbonate > content of sulfur-containing cyclic compound > content of unsaturated cyclic carbonate.
・Second physical property condition The sum of the content of the sulfur-containing cyclic compound, the content of the fluorinated cyclic carbonate, the content of the unsaturated cyclic carbonate, and the content of the dinitrile chain compound is 5.0% by weight to 11% by weight. .0% by weight.
- Third physical property condition The elemental concentration of carbon is 80 atomic % to 94 atomic %.

特に、3つの物性条件が同時に満たされている場合には、硫黄含有環状化合物の含有量が0.5重量%~1.2重量%、フッ素化環状炭酸エステルの含有量が1.2重量%~4.0重量%、不飽和環状炭酸エステルの含有量が0.1重量%~0.5重量%、多ニトリル鎖状化合物の含有量が3.0重量%~7.0重量%であると、抵抗増加率が十分に減少した。 In particular, when the three physical property conditions are satisfied at the same time, the content of the sulfur-containing cyclic compound is 0.5% to 1.2% by weight, and the content of the fluorinated cyclic carbonate is 1.2% by weight. -4.0% by weight, the content of unsaturated cyclic carbonate is 0.1% - 0.5% by weight, and the content of polynitrile chain compounds is 3.0% - 7.0% by weight. , the resistance increase rate was sufficiently reduced.

(実験例45~55)
表4に示したように、溶媒の組成を変更したと共に電解液にさらに他の添加剤(環状エーテル化合物および蓚酸金属塩)を含有させたことを除いて同様の手順により、二次電池を作製したと共に電気抵抗特性を評価した。
(Experiment examples 45 to 55)
As shown in Table 4, a secondary battery was prepared using the same procedure except that the composition of the solvent was changed and other additives (cyclic ether compound and metal oxalate) were added to the electrolyte. At the same time, the electrical resistance characteristics were evaluated.

溶媒の組成を変更する場合には、表4に示したように、溶媒中における鎖状カルボン酸エステル(PrPr)の含有量(重量%)を変更したと共に、その鎖状カルボン酸エステルとして新たにプロピオン酸エチル(PrEt)を用いた。なお、鎖状カルボン酸エステルの含有量を変更する場合には、鎖状炭酸エステルの含有量と鎖状カルボン酸エステルの含有量との和が一定となるように、その鎖状カルボン酸エステルの含有量の増減に応じて鎖状炭酸エステルの含有量を増減させた。 When changing the composition of the solvent, as shown in Table 4, the content (wt%) of the chain carboxylic ester (PrPr) in the solvent was changed, and the chain carboxylic ester was newly added. Ethyl propionate (PrEt) was used. In addition, when changing the content of the chain carboxylic ester, change the content of the chain carboxylic ester so that the sum of the chain carbonate ester content and the chain carboxylic ester content is constant. The content of the chain carbonate ester was increased or decreased in accordance with the increase or decrease in the content.

環状エーテル化合物としては、1,4-ジオキサン(DOX)を用いたと共に、蓚酸金属塩としては、ジフルオロオキサラトホウ酸リチウム(LiFOB)を用いた。電解液中における環状エーテル化合物および蓚酸金属塩のそれぞれの含有量(重量%)は、表4に示した通りである。 As the cyclic ether compound, 1,4-dioxane (DOX) was used, and as the oxalate metal salt, lithium difluorooxalatoborate (LiFOB) was used. The respective contents (wt%) of the cyclic ether compound and the oxalate metal salt in the electrolytic solution are as shown in Table 4.

Figure 0007380841000004
Figure 0007380841000004

表4に示したように、溶媒の組成を変更したと共に電解液にさらに他の添加剤を含有させても、3つの物性条件が同時に満たされている場合(実験例45~55)には、抵抗増加率が大幅に減少した。 As shown in Table 4, even if the composition of the solvent is changed and other additives are added to the electrolyte, if the three physical property conditions are simultaneously satisfied (Experimental Examples 45 to 55), The resistance increase rate has been significantly reduced.

特に、電解液がさらに環状エーテル化合物を含んでおり、その電解液中における環状エーテル化合物の含有量が0.5重量%~1.0重量%である場合には、抵抗増加率がより減少したと共に、場合によっては初期抵抗も低下した。また、電解液がさらに蓚酸金属塩を含んでおり、その電解液中における蓚酸金属塩の含有量が0.1重量%~0.2重量%である場合には、抵抗増加率が十分に減少しながら、初期抵抗がより低下した。 In particular, when the electrolytic solution further contained a cyclic ether compound and the content of the cyclic ether compound in the electrolytic solution was 0.5% to 1.0% by weight, the resistance increase rate was further reduced. At the same time, the initial resistance also decreased in some cases. In addition, when the electrolytic solution further contains a metal oxalate salt and the content of the metal oxalate in the electrolytic solution is 0.1% to 0.2% by weight, the rate of increase in resistance is sufficiently reduced. However, the initial resistance was lower.

この他、電解液の溶媒が鎖状カルボン酸エステルを含んでいる場合には、その溶媒中における鎖状カルボン酸エステルの含有量が10重量%~50重量%であると、初期抵抗が十分に低下しながら、抵抗増加率も十分に減少した。 In addition, if the solvent of the electrolytic solution contains a chain carboxylic ester, if the content of the chain carboxylic ester in the solvent is 10% to 50% by weight, the initial resistance will be sufficient. While decreasing, the rate of increase in resistance also decreased sufficiently.

[まとめ]
表1~表4に示した結果から、電解液が硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび他ニトリル鎖状化合物を含んでいると共に、有機物を含む被膜12Cが負極活物質層12Bの表面に形成されている二次電池において、GC/MSを用いた電解液の質量分析およびXPSを用いた被膜12Cの元素分析に関して上記した3つの物性条件が同時に満たされていると、抵抗増加率が大幅に減少した。よって、二次電池において優れた電気抵抗特性が得られた。
[summary]
From the results shown in Tables 1 to 4, it is clear that the electrolytic solution contains a sulfur-containing cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, an unsaturated cyclic carbonate, and other nitrile chain compounds, and that the coating 12C containing organic matter is active in the negative electrode. In the secondary battery formed on the surface of the material layer 12B, the three physical property conditions described above regarding the mass spectrometry of the electrolyte using GC/MS and the elemental analysis of the coating 12C using XPS are simultaneously satisfied. , the resistance increase rate was significantly reduced. Therefore, excellent electrical resistance characteristics were obtained in the secondary battery.

以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術に関して説明したが、その本技術の構成は、一実施形態および実施例において説明された構成に限定されないため、種々に変形可能である。 Although the present technology has been described above with reference to one embodiment and an example, the configuration of the present technology is not limited to the configuration described in the one embodiment and example, and can be variously modified.

二次電池の電池構造がラミネートフィルム型である場合に関して説明したが、その電池構造は、特に限定されない。具体的には、電池構造は、円筒型、角型、コイン型およびボタン型などでもよい。 Although the case where the battery structure of the secondary battery is a laminate film type has been described, the battery structure is not particularly limited. Specifically, the battery structure may be cylindrical, square, coin-shaped, button-shaped, or the like.

また、電池素子の素子構造が巻回型である場合に関して説明したが、その素子構造は、特に限定されない。具体的には、素子構造は、電極(正極および負極)が積層された積層型および電極(正極および負極)がジグザグに折り畳まれた九十九折り型などでもよい。 Moreover, although the case where the element structure of the battery element is a wound type has been described, the element structure is not particularly limited. Specifically, the element structure may be a stacked type in which the electrodes (positive electrode and negative electrode) are stacked, a 99-fold type in which the electrodes (positive electrode and negative electrode) are folded in a zigzag pattern, or the like.

さらに、電極反応物質がリチウムである場合に関して説明したが、その電極反応物質は、特に限定されない。具体的には、電極反応物質は、上記したように、ナトリウムおよびカリウムなどの他のアルカリ金属でもよいし、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属でもよい。この他、電極反応物質は、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。 Furthermore, although the case where the electrode reactant is lithium has been described, the electrode reactant is not particularly limited. Specifically, the electrode reactants may be other alkali metals, such as sodium and potassium, or alkaline earth metals, such as beryllium, magnesium, and calcium, as described above. In addition, the electrode reactant may be other light metals such as aluminum.

本明細書中に記載された効果は、あくまで例示であるため、本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本技術に関して、他の効果が得られてもよい。 Since the effects described in this specification are merely examples, the effects of the present technology are not limited to the effects described in this specification. Therefore, other effects may be obtained with the present technology.

Claims (6)

正極と、
有機物を含む被膜が負極活物質層の表面に形成された負極と、
硫黄含有環状化合物、フッ素化環状炭酸エステル、不飽和環状炭酸エステルおよび多ニトリル鎖状化合物を含む電解液と
を備え、
ガスクロマトグラフィー-質量分析法(Gas chromatography-mass spectrometry(GC/MS))を用いて前記電解液を質量分析すると、
前記電解液中における前記硫黄含有環状化合物、前記フッ素化環状炭酸エステル、前記不飽和環状炭酸エステルおよび前記多ニトリル鎖状化合物のそれぞれの含有量は、前記多ニトリル鎖状化合物の含有量>前記フッ素化環状炭酸エステルの含有量>前記硫黄含有環状化合物の含有量>前記不飽和環状炭酸エステルの含有量という関係を満たすと共に、
前記硫黄含有環状化合物の含有量と、前記フッ素化環状炭酸エステルの含有量と、前記不飽和環状炭酸エステルの含有量と、前記多ニトリル鎖状化合物の含有量との総和は、5.0重量%以上11.0重量%以下であり、
X線光電子分光法(X-ray photoelectron spectroscopy(XPS))を用いて表面から20nmの深さまでの範囲において前記被膜を元素分析すると、
炭素の元素濃度は、80原子%以上94原子%以下である、
二次電池。
a positive electrode;
a negative electrode in which a film containing an organic substance is formed on the surface of a negative electrode active material layer;
An electrolytic solution containing a sulfur-containing cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, an unsaturated cyclic carbonate, and a polynitrile chain compound,
When the electrolyte is mass analyzed using gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS),
The content of each of the sulfur-containing cyclic compound, the fluorinated cyclic carbonate, the unsaturated cyclic carbonate, and the polynitrile chain compound in the electrolytic solution is such that the content of the polynitrile chain compound>the fluorine Satisfying the relationship: content of cyclic cyclic carbonate>content of the sulfur-containing cyclic compound>content of the unsaturated cyclic carbonate,
The total of the content of the sulfur-containing cyclic compound, the content of the fluorinated cyclic carbonate, the content of the unsaturated cyclic carbonate, and the content of the polynitrile chain compound is 5.0 weight. % or more and 11.0% by weight or less,
Elemental analysis of the coating from the surface to a depth of 20 nm using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) reveals that
The elemental concentration of carbon is 80 atomic % or more and 94 atomic % or less,
Secondary battery.
前記硫黄含有環状化合物の含有量は、0.5重量%以上1.2重量%以下であり、
前記フッ素化環状炭酸エステルの含有量は、1.2重量%以上4.0重量%以下であり、
前記不飽和環状炭酸エステルの含有量は、0.1重量%以上0.5重量%以下であり、
前記多ニトリル鎖状化合物の含有量は、3.0重量%以上7.0重量%以下である、
請求項1記載の二次電池。
The content of the sulfur-containing cyclic compound is 0.5% by weight or more and 1.2% by weight or less,
The content of the fluorinated cyclic carbonate is 1.2% by weight or more and 4.0% by weight or less,
The content of the unsaturated cyclic carbonate is 0.1% by weight or more and 0.5% by weight or less,
The content of the polynitrile chain compound is 3.0% by weight or more and 7.0% by weight or less,
The secondary battery according to claim 1.
前記電解液は、さらに、環状エーテル化合物を含み、
前記電解液中における前記環状エーテル化合物の含有量は、0.5重量%以上1.0重量%以下である、
請求項1または請求項2に記載の二次電池。
The electrolyte further includes a cyclic ether compound,
The content of the cyclic ether compound in the electrolytic solution is 0.5% by weight or more and 1.0% by weight or less,
The secondary battery according to claim 1 or 2.
前記電解液は、さらに、蓚酸金属塩を含み、
前記電解液中における前記蓚酸金属塩の含有量は、0.1重量%以上0.2重量%以下である、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の二次電池。
The electrolyte further includes an oxalate metal salt,
The content of the oxalate metal salt in the electrolytic solution is 0.1% by weight or more and 0.2% by weight or less,
The secondary battery according to any one of claims 1 to 3.
前記電解液は、溶媒および電解質塩を含み、
前記溶媒は、鎖状カルボン酸エステルを含み、
前記溶媒中における前記鎖状カルボン酸エステルの含有量は、10重量%以上50重量%以下である、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の二次電池。
The electrolyte solution includes a solvent and an electrolyte salt,
The solvent contains a chain carboxylic acid ester,
The content of the chain carboxylic acid ester in the solvent is 10% by weight or more and 50% by weight or less,
The secondary battery according to any one of claims 1 to 4.
リチウムイオン二次電池である、
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の二次電池。
A lithium ion secondary battery,
The secondary battery according to any one of claims 1 to 5.
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